1、242023 年第 1 期（总第 165 期）地表水化学需氧量快速消解分光光度法批量测试的研究申芝芝1,2,3，叶璞1,2,3（1.国家环境保护饮用水水源地管理技术重点实验室，广东深圳，518001；2.深圳市饮用水水源地安全保障重点实验室，广东深圳，518001；3.深圳市环境科学研究院，广东深圳，518001）摘 要：本研究以水质 化学需氧量的测定 快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）为依据，着重对批量测试时的测试过程进行调整，采用调整后的方法进行的试验。结果表明，标准曲线以及质控均满足标准要求，并且能够减少实验试剂的使用、节约大量时间成本，有效提高了批量测试的效率。关键词：化学
2、需氧量；快速消解分光光度法；批量测试；地表水中图分类号：X832 文献标志码：A 文章编号：1008-3103（2023）01-0024-04The Determination of COD in Surface Water with Fast Digestion Spectrophotometric for Batch TestingShenZhi-zhi1,2,3,YePu1,2,3（1.StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryofDrinkingWaterSourceManagementandTechnology,ShenzhenGuangdon
3、g518001,China；2.ShenzhenKeyLaboratoryofSourceWaterSafetyInsurance,ShenzhenGuangdong518001,China；3.ShenzhenResearchAcademyofEnvironmentalSciences,ShenzhenGuangdong518001,China）Abstract：BasedonWaterquality-Determinationofthechemicaloxygendemand-Rapiddigestionspectrophotometry（HJ/T399-2007）,itfocuseson
4、theadjustmentofthetestingprocessinbatchtesting.Theresultsshowthatstandardcurveandqualitycontrolbothmeettherequirementsofthestandard,reducetheuseofexperimentalreagents,savealotoftime,andgreatlyimprovetheefficiencyofbatchtesting.Keywords：COD；batchtesting；fastdigestionspectrophotometric；surfacewater作者简
5、介：申芝芝（1985），女，工程师，本科，主要研究方向为环境保护与监测工作。0 引言在地表水检测工作中，化学需氧量（COD）是一项重要的水体质量评定综合指标，地表水环境质量标准（GB3838-2002）就对地表水中化学需氧量的含量有严格要求，基本项目标准限值表中要求类水和类水的化学需氧量必须小于等于 15mg/L，类水的化学需氧量应小于等于 20mg/L，类水的化学需氧量应小于等于30mg/L，类水的化学需氧量应小于等于40mg/L1。化学需氧量的多少反映了水中受还原性物质污染的程度，化学需氧量值越大，说明水体受有机物的污染越严重，及时掌握化学需氧量的浓度对于水质的污染防治及监测具有重要的意义
6、2。化学需氧量的测定方法较多，目前常用的测试方法有重铬酸盐法（HJ/T828-2017）和快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）3。重铬酸盐法虽然具备准确度高、精密度好、重现性好等优点，但试剂消耗量和废液量大，操作过程复杂。快速消解分光光度法具有耗时短、灵敏度高等优点，但该方法取样量较小，影响因素多，若不对实验条件进行优化确认，将可能影响化学需氧量的测定结果4。本文针对水质 化学需氧量的测定 快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）中低量程化学需氧量检DOI:10.14127/ki.jiangxihuagong.2023.01.013252023 年 2 月地表水化学需氧量快速消
7、解分光光度法批量测试的研究测方法的批量测试进行研究，以 56 个水样为一批进行测试，希望通过此研究结果为进一步提高低量程化学需氧量批量样品的检测效率提供参考。1实验部分1.1试剂和材料超纯水，硫酸（=1.84g/mL，优级纯），硫酸溶液（1+9），硫酸银-硫酸溶液：（10g/L），硫酸汞溶液（=240g/L），重铬酸钾标准溶液（C=0.160mol/L），化学需氧量标准溶液（1000mg/L，市购有证标准品）。1.2仪器和设备岛津 UV-2700 紫外分光光度计，Milli-QIQ7000超纯水机，盛奥华 COD 消解器，梅特勒托勒多万分之一天平，Brand 瓶口分液器（0.11mL，110m
8、L）：耐酸碱，Brand 移液枪（0.5mL，0.11mL，110mL），消解管，容量瓶等实验用玻璃器皿。1.3分析步骤移取 3mL 样品于 15mL 消解管中，加入 0.5mL 硫酸汞溶液和 1mL 重铬酸钾溶液，最后加入 6mL 硫酸银-硫酸试剂，摇匀，将消解管放入已升温至 165的消解器中，于 165消解 15min，取出消解管，待消解管冷却至 60左右时，手执管盖颠倒摇动消解管几次，使管内溶液均匀，用无毛纸擦净管外壁，静置，冷却至室温，在 440nm 波长处，以超纯水为参比液，选用10mm 石英比色皿，用分光光度计测定吸光度值。2实验过程调整及结果分析2.1减少试剂用量实验试剂中的硫酸
9、汞、重铬酸钾和浓硫酸都属于有毒有害物质，会对人体和环境产生一定程度的毒害作用，应尽量减少它们的用量。同时，实验人员在操作时需要按照规定要求佩戴防护器具，避免试剂接触皮肤和衣服。虽然快速消解分光光度法中的试剂用量相对其他方法已经减少了很多，但是批量测试时的累积用量还是相当惊人的。如果能再将试剂用量减少一半，不但更能节省成本，还可以更好地保护环境，不过这也对操作者的实验技术有了更高的要求。因此，本试验尝试减少样品的测样体积，将原本 3mL 的样品用量减少至 1.5mL，这样所需的试剂用量也可以减半。绘制标准曲线时分别加入浓度为 0mg/L、25mg/L、50mg/L、75mg/L、100mg/L、
10、125mg/L 和 150mg/L 的化学需氧量标准使用液 1.5mL，再依次加入 0.25mL 硫酸汞溶液和 0.5mL重铬酸钾溶液，最后加入 3mL 硫酸银-硫酸试剂，摇匀，依照标准流程消解冷却后测定，以测量吸光度（Abs）值为纵坐标，以化学需氧量浓度（C）为横坐标绘制校准曲线，标准曲线详细信息见图 1。图 1化学需氧量标准曲线依照以上流程对化学需氧量标准物质 GSB07-3161-2014 中批号为 200129（不确定度为 7），2001139（不确定度为 4.3）和 2001141（不确定度为 3）三个质控样进行测定，平行测定五次，所有结果的不确定度都符合标准品证书质控要求，具体测定
11、结果见表 1，测量结果相对偏差在 2.0%2.4%，准确度在 97.8%100%，满足标准质控要求。可见，将样品检测体积减少一半，检测结果的标准曲线和质控均满足标准要求。因此，在今后的工作中可以通过减少检测体积的方式来减少实验试剂的使用5。表 1 标准质控样的准确度批号平行测定 1#平行测定 2#平行测定 3#平行测定 4#平行测定 5#平均值相对偏差准确度2001129（112mg/L）113.3111.6109.6110.3115.2112.02.0%100%2001139（67.7mg/L）64.169.167.864.965.066.23.3%97.8%2001141（35.7mg/L
12、）35.037.035.434.835.535.52.4%99.6%COD 标准曲线浓度（mg/L）0.050.0100.0150.01.4301.3801.3301.2801.2301.1801.1301.0801.030y=-0.00300613x+1.45876R2=0.99909吸光度取样体积减少之后，对取样的体积和样品的均匀性要求更高了。采集回实验室的水样并不是本身就特别均匀的，有可能含有漂浮物、悬浮物、颗粒物质或者沉淀，若不做任何处理就开始取样，所取样品则不符合262023 年第 1 期（总第 165 期）取样具有代表性的要求，最后得到的结果也不会是样品真实形状的反映，因此在取样前
13、一定要将样品充分搅拌均匀6。2.2 使用瓶口分液器进行化学需氧量的分析检测实验，不仅要求分析人员具备良好的技术水平，还需要分析人员在保证分析质量的情况下尽量提高工作效率。快速消解分光光度法标准中推荐使用移液枪，对比使用移液管，效率可得到很大的提升7。快速消解分光光度法标准中需要移取的试剂有三种，每一种都含有强酸，特别是硫酸银-硫酸溶液的溶剂就是浓硫酸，采用移液枪移取时会发生挂壁现象，操作过程中也容易出现溶液飞溅出消解管的情况。如果用相同体积的瓶口分液器取代移液枪，则可保证实验的安全需求并让实验结果有良好的一致性，同时还可以避免长时间重复操作对操作者造成重复性劳损伤害。以 56 个样品的测试时间
14、作为参考，如果全部使用移液枪，一个专业的实验操作人员共需要花费至少 25分钟时间。如果全部替换成瓶口分液器，移取三种试剂只需要花费不到 10 分钟的时间。而且使用瓶口分液器之后不会发生漏加试剂或者一根消解管加两次同一种试剂的情况，整体效率是不使用瓶口分液器的三倍以上。因此，本试验通过对比不同移液器具的使用对实验结果的影响，将不同类型实验分为 8 组，编号分别为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，具体分组条件见表2，实验结果见表 3。表 2 分组条件编号条件A1仅硫酸汞使用 0.11mL 瓶口分液器，其余试剂使用移液枪A2仅硫酸汞使用 0.5mL 移液枪，其余试剂使用瓶口分液器B1仅
15、重铬酸钾使用 0.11mL 瓶口分液器，其余试剂使用移液枪B2仅重铬酸钾使用 0.11mL 移液枪，其余试剂使用瓶口分液器C1仅硫酸银-硫酸使用110mL 瓶口分液器，其余试剂使用移液枪C2仅硫酸银-硫酸使用110mL 移液枪，其余试剂使用瓶口分液器D1全部试剂都使用瓶口分液器移取D2全部试剂都使用移液枪移取表 3 实验室方法准确度和精密度数据（单位/mg/L）测定次数A1 测定值A2 测定值B1 测定值B2 测定值C1 测定值C2 测定值D1 测定值D2 测定值1106.5101.1106.199.1100.199.999.8104.3298.198.3102.299.8101.997104
16、.9102.53100.798.4101.2100.599.898.9100100410199.499.2100.6100.499.899.9102.5598.795.698.595.898.998.6101.599平均值10198.6101.499.2100.298.8101.2101.7准确度101%98.6%101.4%99.2%100.2%98.8%101.2%101.7%精密度3.28%2.03%2.96%1.99%1.15%1.25%2.14%2.10%测试结果表明，所有测试结果的 RSD 值均小于5%，符合国家标准中平行样相对偏差不超过 10%的精密度控制要求，移取试剂时使用瓶口分液器取代微量移液枪后获得的实验结果的准确度和精密度无实质性差异，且均可满足实验室要求，但是使用瓶口分液器的工作效率约为使用移液枪的 3 倍，因此，在今后面对大批量的工作任务时，可以选择瓶口分液器进行实验，这将大大减小时间成本，提高工作效率。272023 年 2 月地表水化学需氧量快速消解分光光度法批量测试的研究2.3 其他调整及注意事项2.3.1 建议不使用预装混合试剂虽然标准建议使用预装混合试
