熒光法在線測(cè)定黃河水中溶解氧

丁丹丹 趙妍 李照德

摘? 要：溶解氧是衡量水質(zhì)的綜合指標(biāo)，哈希LDO便攜式溶解氧儀采用的熒光法能夠快速進(jìn)行水中溶解氧的測(cè)定，通過(guò)傳統(tǒng)方法和熒光法的比較，用熒光法測(cè)定黃河水中溶解氧、五日生化需氧量更加便捷快速，可以替代傳統(tǒng)的測(cè)量方法。

關(guān)鍵詞：溶解氧;五日生化需氧量;熒光法;黃河

中圖分類(lèi)號(hào)：X832? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）27-0130-03

Abstract： Dissolved oxygen is a comprehensive index to measure water quality. The fluorescence method used by Hach LDO portable dissolved oxygen meter can quickly determine dissolved oxygen in water. The fluorescence method for the determination of dissolved oxygen and five-day biochemical oxygen demand （BOD）in the Yellow River water is more convenient and rapid， and can replace the traditional measurement method.

Keywords： dissolved oxygen; five-day biochemical oxygen demand （BOD）; fluorescence method; Yellow River

溶解氧是反映水體受到的污染，特別是有機(jī)物污染的程度，是水體污染程度的重要指標(biāo)，也是衡量水質(zhì)的綜合指標(biāo)。因此，水體溶解氧含量的測(cè)量，對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。

SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》[1]規(guī)定，對(duì)水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率等項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定。目前黃河水質(zhì)監(jiān)測(cè)中溶解氧的測(cè)量仍延續(xù)國(guó)家環(huán)保局編委會(huì)編制的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）[2]溶解氧測(cè)定中的碘量法，該方法的常規(guī)程序是取樣后現(xiàn)場(chǎng)固定，再帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。由于溶解氧屬易變項(xiàng)目，而黃河斷面大多交通不便，單程采樣就需要1～2天時(shí)間，導(dǎo)致水樣耽擱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能及時(shí)得到準(zhǔn)確的水質(zhì)狀況。

1 碘量法測(cè)定溶解氧存在的問(wèn)題

碘量法（中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7489-87）[3]是測(cè)定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法，在沒(méi)有干擾的情況下，此方法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小于氧的飽和度兩倍（約20mg/L）的水樣。但當(dāng)水樣中存在易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐植酸和木質(zhì)素等或可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲[4]等則會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾。

另外，按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中規(guī)定，用碘量法測(cè)溶解氧有嚴(yán)格規(guī)定：

（1）采集水樣時(shí)，先用水樣沖洗溶氧瓶三次，然后用虹吸法取樣，不得使水樣曝氣或有氣泡殘存在采樣瓶中。

（2）水樣采集后需在現(xiàn)場(chǎng)立即加入固定劑于樣品中，并保存于冷暗處，24小時(shí)內(nèi)測(cè)定。

（3）溶解氧固定后加入濃硫酸，搖勻至沉淀物全部溶解，放置暗處沉淀5分鐘后方可滴定。

傳統(tǒng)法測(cè)量溶解氧是一種純化學(xué)檢測(cè)方法，耗時(shí)長(zhǎng)，程序繁瑣，無(wú)法滿足在線測(cè)量的要求。該方法存在很多弊端，主要有：

（1）天氣較冷時(shí)，用虹吸軟管取樣容易結(jié)冰，給取水樣帶來(lái)麻煩。

（2）溶解氧測(cè)定需配制六種試劑，每次測(cè)定前需對(duì)硫代硫酸鈉進(jìn)行標(biāo)定，過(guò)程繁瑣。

（3）觀察滴定終點(diǎn)顏色變化時(shí)，受主客觀條件影響誤差較大。

（4）水樣中含有氧化性或還原性物質(zhì)時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

（5）夏季水體中含沙量較大時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾。

2 熒光法測(cè)定溶解氧的原理及優(yōu)點(diǎn)

哈希LDO便攜式溶氧儀測(cè)量原理：溶解氧傳感器涂有熒光膜，當(dāng)LED光源發(fā)出的藍(lán)光照射到傳感器表面的熒光物質(zhì)時(shí)，熒光物質(zhì)受到激發(fā)釋放出紅光。從發(fā)出藍(lán)光到釋放出紅光的這段時(shí)間被記錄下來(lái)。水中的氧氣濃度越高，釋放紅光的時(shí)間就越短。在紅光釋放時(shí)間與溶解氧濃度之間建立相關(guān)性，儀器通過(guò)測(cè)定紅光的釋放時(shí)間計(jì)算出溶解氧濃度，進(jìn)而在儀表中直接顯示出溶解氧濃度和飽和百分率。探頭附有溫度補(bǔ)償裝置，可直接讀出水溫。

便攜式LDO溶氧儀的優(yōu)點(diǎn)：

在測(cè)量溶解氧的技術(shù)方面，帶有LDO探頭的便攜式測(cè)定儀與傳統(tǒng)的基于電流或極譜法的溶氧儀相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）無(wú)需極化：在測(cè)量溶解氧時(shí)，LDO溶解氧探頭不需要極化時(shí)間。傳統(tǒng)溶解氧探頭在使用前通常有極化過(guò)程。

（2）無(wú)需校準(zhǔn)：LDO溶解氧探頭在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn)，因此用戶在使用時(shí)無(wú)需校準(zhǔn)，可直接測(cè)量溶解氧濃度。而傳統(tǒng)的溶解氧儀在使用時(shí)，通常有校準(zhǔn)步驟，校準(zhǔn)通過(guò)后，方可進(jìn)行溶解氧的測(cè)定。

（3）維護(hù)量低：LDO探頭為無(wú)膜式探頭，無(wú)需更換膜組件、無(wú)需填充電解液，維護(hù)量大大降低，既節(jié)省了時(shí)間 又降低了用戶的維護(hù)成本。

（4）抗干擾能力強(qiáng)：LDO探頭為無(wú)膜式探頭，因此不受典型廢水中化學(xué)物質(zhì)的干擾。

（5）耐用的熒光帽：熒光帽在被刮蹭或部分污染的情況下，仍能保持其準(zhǔn)確度，清洗方便。

（6）不需要使用任何試劑，通常一個(gè)水樣只需30秒即可讀出結(jié)果。

3 比測(cè)方案

2014年11月至2015年3月，分別使用碘量法和熒光法對(duì)黃河下游水體中的溶解氧進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)25個(gè)斷面取規(guī)定水深處左中右3組數(shù)據(jù)，在比測(cè)的75組數(shù)據(jù)中，兩種方法互差小于0.5的數(shù)據(jù)達(dá)到64組，占到比測(cè)結(jié)果的85.3%，大于0.5的數(shù)據(jù)11組，占總比測(cè)結(jié)果的14.7%。相對(duì)誤差最大為0.7%，符合《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》第四版的要求。

4 結(jié)論

受比測(cè)次數(shù)和比測(cè)條件的限制，報(bào)告沒(méi)有完全做到在各種條件下的比測(cè)試驗(yàn)，但從已經(jīng)開(kāi)展的比測(cè)數(shù)據(jù)看，熒光法可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碘量法測(cè)試，測(cè)量的精度符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)水體的評(píng)價(jià)結(jié)果相當(dāng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).SL219-98.水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范[S].1998.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[S].2009.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB 7489-87.水質(zhì)溶解氧的測(cè)定碘量法[S].1987.

[4]彭虹，王艷，張萬(wàn)順，等.淺水水體水質(zhì)生態(tài)修復(fù)的數(shù)值模擬[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2007（1）.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn).HJ505-2009.水質(zhì)五日生化需氧量（BOD5）的測(cè)定稀釋與接種法[S].2009.