＊韓婕 叢倩倩 張振江

（1.河北省唐山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 河北 063000 2.河北省廊坊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 河北 065000）

化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD），表征的是水體中還原性物質(zhì)的含量，這些物質(zhì)主要包括有機(jī)物以及亞硝酸鹽等，在特定條件下，水中還原性物質(zhì)與強(qiáng)氧化劑，如重鉻酸鉀、高錳酸鉀等發(fā)生反應(yīng)，用反應(yīng)消耗的強(qiáng)氧化劑的量來(lái)衡量水中還原性物質(zhì)濃度。一般水體中，有機(jī)污染物含量相對(duì)比較高，因此化學(xué)需氧量能作為衡量水體有機(jī)物含量的主要指標(biāo)之一，也是我國(guó)實(shí)施污染物總量控制的重要參考指標(biāo)。多年來(lái)，研究人員一直在對(duì)現(xiàn)有測(cè)定方法進(jìn)行研究和改進(jìn)，并不斷探索新的測(cè)定方法。

1.重鉻酸鹽法

該方法是目前國(guó)內(nèi)測(cè)定水質(zhì)化學(xué)需氧量最為常見(jiàn)的方法，其原理是在樣品中加入已知量重鉻酸鉀溶液，酸性條件下（硫酸），用硫酸銀為催化劑，水樣經(jīng)沸騰和冷凝回流后，用試亞鐵靈為指示劑，硫酸亞鐵銨溶液滴定水中剩余的重鉻酸鉀，由消耗的重鉻酸鉀量計(jì)算出消耗氧的質(zhì)量濃度。該方法除了芳香族化合物和吡啶較難被氧化的物質(zhì)外，一般直鏈脂肪族化合物都可以被有效氧化。

消解時(shí)間一般為兩個(gè)小時(shí)，耗時(shí)較長(zhǎng)，且在消解過(guò)程中對(duì)溫度的控制較嚴(yán)格，水樣要求微沸，若溫度和水樣沸騰程度控制不好會(huì)影響測(cè)定結(jié)果；該方法對(duì)水樣中氯離子一般不超過(guò)1000mg/L，過(guò)量氯離子與催化劑銀離子生成沉淀造成催化劑濃度降低，會(huì)導(dǎo)致水樣中有機(jī)物不能被完全被氧化，在酸性的反應(yīng)條件下，重鉻酸鉀將氯離子氧化生成氯氣，造成的測(cè)定結(jié)果偏高；此外，硫酸汞是劇毒物質(zhì)，汞、銀、鉻鹽的使用量較大，若處置不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染對(duì)人體健康造成損害。

國(guó)標(biāo)法規(guī)定了重鉻酸鹽法消解樣品的冷凝回流時(shí)間為2小時(shí)，而采用微波密閉消解法，可以加速樣品中有機(jī)物氧化進(jìn)程。周春迷采用微波消解技術(shù)進(jìn)行消解，微波消解法消解用時(shí)10min，極大地節(jié)約了時(shí)間。在高氯水樣化學(xué)需氧量測(cè)定方面，邵東輝等采用重鉻酸鹽曲線校正法測(cè)定含氯廢水，配制不同濃度的氯離子水溶液，用重鉻酸鉀法測(cè)定其COD值，將測(cè)定結(jié)果繪成標(biāo)準(zhǔn)曲線，再另取含氯水樣，不屏蔽氯離子，用重鉻酸鉀法測(cè)定水樣中氯離子與有機(jī)化合物共同產(chǎn)生的COD值（COD總），COD水樣=COD總-，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氯離子濃度與COD呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，且與理論值1mg氯離子被完全氧化時(shí)消耗0.226g氧相當(dāng)。張嵐等篩選出適合特定高氯廢水樣品COD測(cè)定的自制校準(zhǔn)曲線法，優(yōu)化后的方法可滿足氯離子質(zhì)量濃度介于20000-50000mg/L之間的廢水的日常檢測(cè)要求。

消除氯離子干擾方面，除常規(guī)的硫酸汞掩蔽法外，三價(jià)鉻鹽掩蔽法是通過(guò)加大重鉻酸鉀的投加量，可利用Cr3+與Cl-的絡(luò)合作用來(lái)消除干擾，通過(guò)增加Cr3+和硝酸銀的添加量，也能顯著降低氯離子干擾。銀鹽掩蔽法是通過(guò)增大硫酸銀的濃度來(lái)消除高氯離子的干擾，過(guò)濾氯化銀沉淀后得到無(wú)氯離子的上清液，但此法在過(guò)濾過(guò)程中易引入雜質(zhì)，另外可能會(huì)產(chǎn)生共沉淀作用，造成測(cè)定結(jié)果偏離真值程度較大。另外，研究人員也在研究用新的催化劑來(lái)替代硫酸銀，以有效避免氯離子對(duì)銀的沉淀作用，目前已有對(duì)硫酸錳、硫酸銀/硫酸銅混合催化劑以及其它過(guò)渡金屬如硫酸鈷、硫酸鎳等作為催化劑的研究。

2.分光光度法

分光光度法測(cè)定COD，是在強(qiáng)酸性條件下，過(guò)量重鉻酸鉀在硫酸銀作催化劑條件下，氧化水中還原性物質(zhì)，利用分光光度計(jì)測(cè)定剩余六價(jià)鉻的方法。該方法操作較重鉻酸鹽法簡(jiǎn)便，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛。哈希（HACH）公司制定的分光光度法測(cè)定COD方法，用已加入試劑的樣品瓶?jī)?nèi)加入2ml水樣，放入消解器中，密閉消解2小時(shí)待冷卻后進(jìn)行比色，調(diào)用儀器內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線得出結(jié)果。

李雪梅，朱燕建立快速消解分光光度法，確定最佳測(cè)試條件為：水樣消解溫度165℃，消解時(shí)間10min，檢驗(yàn)波長(zhǎng)610nm，測(cè)試水樣COD在50-1000mg/L范圍內(nèi)吸光度與COD濃度線性關(guān)系良好，檢出限為10.5mg/L。沈碧君等通過(guò)提高溶液中硫酸銀的濃度（46g/L）更充分絡(luò)合氯離子，同時(shí)降低重鉻酸鉀的濃度至0.0612mol/L來(lái)抑制重鉻酸鉀與氯離子的反應(yīng)，達(dá)到消除氯離子干擾目的。水樣在165℃消解30min，于600nm波長(zhǎng)檢測(cè)吸光度，標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算COD，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定結(jié)果，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值一致。

王金麗等利用硝酸銀部分沉淀去除海水水樣中濃度約為20000mg/L的氯離子，硝酸銀最佳投加量為3.5gAgNO3/lgCl-，水樣經(jīng)沉淀離心后取上清液2mL，加入0.2g硫酸汞屏蔽剩余氯離子，快速消解15min后用分光光度法測(cè)定，方法準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性較好，可用于測(cè)定COD為15～150mg/L海水化學(xué)需氧量。

3.流動(dòng)注射法

COD的流動(dòng)注射分析法是基于重鉻酸鉀法演變而來(lái)的，采用間隔液流的方式，將樣品和各種試劑連續(xù)注入，通過(guò)空氣泡均勻的間隔，使樣品在加熱的酸性環(huán)境下和重鉻酸鉀一起消化，樣品的氧化反應(yīng)導(dǎo)致六價(jià)鉻減少，應(yīng)用比色法進(jìn)行測(cè)定。連續(xù)流動(dòng)分析法的樣品和試劑是在150℃的恒溫條件下反應(yīng)后進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)420nm波長(zhǎng)的光線進(jìn)行比色檢測(cè)的，該項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，分析速度快，準(zhǔn)確度高，靈敏，重現(xiàn)性好。

由鈺婷對(duì)兩種濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行流動(dòng)注射分析，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差均小于3%，空白加標(biāo)回收率及基質(zhì)加標(biāo)回收率均在90%～110%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，栓出限為0.360mg/L。張磊、楊光冠等以連續(xù)流動(dòng)注射方法對(duì)環(huán)境樣品化學(xué)需氧量進(jìn)行測(cè)定，化學(xué)需氧量標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，檢出限3.53mg/L，樣品加標(biāo)回收率93.60%-103.67%。

4.電化學(xué)法

電化學(xué)法測(cè)定是通過(guò)電解或電催化的方法氧化水體中的有機(jī)物，通過(guò)氧化過(guò)程中電流值或電量的消耗量計(jì)算出水體中有機(jī)物的量。電化學(xué)法檢測(cè)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，無(wú)毒無(wú)二次污染。目前，電化學(xué)法檢測(cè)COD備受關(guān)注，其推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵在于尋找和研發(fā)催化活性高、穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性良好的電極材料。

衡維新用TiO2納米管為參比電極、鉑絲為對(duì)電極，實(shí)現(xiàn)了0-300mg/LCOD檢測(cè)線性范圍和1mg/L的檢出限，還將石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合到TiO2納米管上制成復(fù)合電極用于檢測(cè)COD，通過(guò)光電催化降解水中有機(jī)物并記錄產(chǎn)生的光電流，對(duì)COD進(jìn)行定量分析，光電流與有機(jī)物理論COD呈線性關(guān)系，COD檢測(cè)范圍0-288mg/L，測(cè)定下限1.0mg/L。

黃夢(mèng)萍等開(kāi)發(fā)一種新的二氧化硅-石墨烯電極，通過(guò)恒電位電解檢測(cè)化學(xué)需氧量，該方法測(cè)定時(shí)間為15min，COD檢測(cè)范圍為5-60000mg/L，檢出限為4.37mg/L，將該電極應(yīng)用于不同實(shí)際廢水樣品的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與重鉻酸鉀法相一致。

5.展望

化學(xué)需氧量是評(píng)價(jià)水體污染重要的指標(biāo)之一，其測(cè)定方法的精密度、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是環(huán)境保護(hù)行業(yè)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一。隨著科技的進(jìn)步，新的監(jiān)測(cè)方法不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法也在前人基礎(chǔ)上得到了更多的改進(jìn)，開(kāi)發(fā)操作便捷、準(zhǔn)確度高、對(duì)水質(zhì)的適用范圍廣，低毒無(wú)污染的綠色檢測(cè)方法，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用意義。