測定地表水中高錳酸鹽指數的方法綜述及發展

方銳纓

（汕頭市環境保護監測站，廣東 汕頭 515000）

高錳酸鹽指數，是指在一定條件下，以高錳酸鉀為氧化劑，處理水樣時所消耗的氧化劑的量。在以往的水質檢測中，高錳酸鹽指數也被稱為化學需氧量的高錳酸鉀法，但是這種方法只能使水中有機物部分被氧化，并不適用于工業廢水的測定。高錳酸鹽指數僅限于作為衡量地表水、飲用水和生活污水受還原性有機（和無機）物質污染程度的綜合指標。地表水水質監測一直都是國家水質檢測中的重要環節。在工作中，人們要根據實際檢測的地表水情況來確定具體的檢測方法。高錳酸鹽指數的常見測定方法如下。

1　滴定法

滴定法通常分為酸性高錳酸鉀法和堿性法兩種。

1.1　方法原理

酸性法是在一定體積的水樣中，加入已知量高錳酸鉀和硫酸溶液，在沸水浴中加消解30 min，高錳酸鉀將樣品中的部分有機物和可還原的無機物氧化。反應后，剩余的高錳酸鉀用過量的草酸鈉溶液還原，再用高錳酸鉀標準溶液回滴過量的草酸鈉，同時讓高錳酸鉀溶液作為自身的指示劑，通過回滴所消耗的高錳酸鉀溶液體積計算出高錳酸鹽指數值[1]。

當樣品中氯離子濃度高于300 mg/L時，人們可采用堿性法。在堿性加熱條件下，用高錳酸鉀氧化樣品中的部分有機物及無機還原性物質。加硫酸在酸性條件下，將剩余的高錳酸鉀用草酸鈉溶液還原并加入至過量，再以高錳酸鉀溶液滴定至微紅色。

1.2　方法應用

滴定法作為高錳酸鹽指數測定的經典方法，在環境監測領域應用廣泛。環境監測工作者在實踐中總結出了很多合理有效的改進意見。例如，周玉香、應新梅分別對不同濃度高錳酸鉀溶液、水樣酸度、不同加熱條件等三個方面進行深入研究，總結出的實際條件控制有效降低了操作過程中的試驗誤差，使檢測結果的準確性大大提高。王玲玲、沈熠、陳斌斌的試驗表明，每100 mL的樣品，加酸量控制在5 mL，相對偏差最小[3]。陳銀花經反復試驗后發現了高錳酸鹽指數測定中高錳酸鉀標準溶液配制誤差的原因，通過先對高錳酸鉀標準儲備液進行標定來確定稀釋比，給出準確配制所需高錳酸鉀標準溶液的方法[4]。以上改進試驗技術，在滿足結果質量控制的要求下，簡化了試驗步驟，消除了人為和干擾物的影響，保證了分析結果的準確性、可靠性和代表性。

2　紫外分光光度法

2.1　方法原理

在酸性條件下，用過量的高錳酸鉀溶液氧化水體中還原物質，高錳酸鉀特有的紫紅色在波長525 nm處有最大吸收峰，采用分光光度法測定剩余的高錳酸鉀含量，通過高錳酸鹽指數和吸光度的標準曲線，計算結果[5]。

2.2　方法應用

這種方法的使用范圍較廣，無論是地表水、自來水還是生活污水都可以進行高錳酸鹽指數的測定，耗時較短，減輕了分析人員的勞動強度。但是，其精密度和準確度還需要進一步提高。

3　在線自動分析

3.1　方法原理

流動注射法中使用的試劑和酸性高錳酸鉀法基本相同，一定體積的水樣中加入一定量高錳酸鉀和硫酸溶液，在95℃的條件下加熱回流反應數分鐘后，剩余的高錳酸鉀用過量的草酸鈉溶液還原，再用高錳酸鉀溶液回滴過量的草酸鈉，利用回滴的高錳酸鉀體積計算出高錳酸鹽指數值。其工作原理是將一定體積的樣品注射到一個流動的、無空氣間隔的試劑溶液連續載流中，通過蠕動泵對不同內徑的彈性泵管進行壓縮，讓試劑和試樣按照相應的比例進入管路系統中，讓試劑和試樣在一定條件下，完成混勻，分離干擾物，在波長520 nm范圍內比色，測定吸光度。水中高錳酸鉀的含量和吸光度減少值之間存在線性關系，試驗人員可利用這種線性關系，通過計算吸光度的減少值，判斷水樣中消耗的氧化劑含量，這也就是需要得到的高錳酸鹽指數數值。

3.2　方法應用

隨著科學技術的發展，自動分析測定高錳酸鹽指數成為研究的重點工作，國家現有的自動分析儀器很多，以力合科技型號LFKM-D2001的自動分析檢測儀為例，其測量范圍可以根據實際的情況而改變，一般為0～20 mg/L，測量周期為40 min/次，時間較短，準確度在±10%范圍內，分辨率可以達到0.01 mg/L。在實際應用的過程中，方法的精密度可以到達國家標準，方法科學合理，相應的線性關系良好，可以得到標準的指數數值，滿足了地表水檢測的要求。但是，在進行自動分析試驗時，必須對試劑的選擇和用量進行嚴格的控制。在試驗過程中，由于試驗試劑具有較高的敏感度，因此試驗結果可能會受到試驗儀器的影響。為了使試驗結果的工作曲線和基線保持穩定狀態，必須對試驗所需的試劑進行優先選擇，其選擇主要遵循以下原則：一是試驗選擇的試劑應該保證其居于優級純以上；二是試驗需要用到溶液試劑，對其進行煮沸冷卻處理，避免氣泡影響試驗樣品。隨著科學技術的發展，未來高錳酸鹽指數測定自動化技術還會得到更進一步的發展。

4　快速測定法

4.1　方法原理

快速測定法通過使用預制式試劑和植入標準曲線的方式，無需進行滴定操作。取少量水樣加入試劑瓶中，經加熱和比色，就可以在儀器上直接讀出高錳酸鹽指數的檢測結果。

4.2　方法應用

應急事故現場的監測，也是環境監測工作中的一項重要內容，需要運用快捷方便的檢測技術。與傳統檢測技術相比，快速檢測技術的靈敏度和準確性較低，但是耗時短，適用于緊急狀況下的應急監測。

5　結語

實際工作中，根據水樣具體情況的不同，人們要采用合理的高錳酸鹽指數測定方法。滴定法作為測定高錳酸鹽指數的經典方法，準確度高、重現性好、試劑和設備方便獲得，但耗時長、分析人員勞動強度大，效率低，難以實現在線遠程分析，沒法滿足應急快速監測的需要。滴定法的以上不足，可以通過靈敏度高、試劑和樣品用量少、快捷省時的分光光度法彌補。但在分析復雜水樣時，采用分光光度法容易受色度、濁度、懸浮物等因素的干擾。簡單快捷的自動分析法，準確度、精密度高，重現性好，檢出限低，檢測濃度范圍大，適合用于檢測大批量的樣品。在線自動分析法可減輕分析人員的工作強度，但精確度受儀器影響程度高，同時需要注意廢液的處理，對儀器進行定期維護。簡便的快速測定法靈敏度、準確度較低，適用于現場對環境污染物定性或半定量檢測。綜上所述，這幾種方法可以互補存在，共同發展。

隨著經濟發展和人們生活水平的不斷提高，水資源保護逐漸引起人們的關注，國家不斷加強水環境建設，隨著河道整治工程的持續開展，水質監測工作任務也逐漸加重，酸性高錳酸鉀指數作為評價水質水量的關鍵標準，必須要得到準確的測定。而不同測定方法的優缺點不同，通過對比分析，人們可以解決測定中存在的問題，保證測定工作的準確性，保證監測工作穩定開展，從而降低成本，提高效率。