一种测定海水化学需氧量的方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种测定海水化学需氧量的方法。

背景技术

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand简称COD),是指在一定条件下,水体中易被强氧化剂 氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量,以氧的(mg/L)来表示。它是表征水体还原性物质的综合 性指标。对于河流和工业废水的研究及污水处理厂的效果评价来说,它是一个重要而相对易得的 参数,是环境监测中的必测项目。

传统测量COD的方法主要有重铬酸钾法和高锰酸盐指数法，高锰酸盐指数法包括碱性高锰酸 钾法和酸性高锰酸钾法，目前海水COD测量的国标方法为碱性高锰酸钾法，碱性高锰酸钾法需要 人工采样在实验室进行测量，操作复杂、资金投入较大，由于使用较多化学试剂对环境造成污染。

分光光度法是建立在朗伯比尔定律之上的一种利用被测物质的分子或离子对特征电磁辐射 的吸收程度进行定量分析的方法,是一种纯物理的光学检测方法,无需化学试剂、无二次污染， 同时操作简便，耗时短。实验证明,紫外吸光度能反映水中有机污染的程度,特别是对水中的一 大类芳香族有机物和带双键有机物尤为灵敏。近年来很多人开始研究利用污染小、速度快的紫外 分光光度法测定淡水化学需氧量，但由于海水中影响因素复杂，在海水方面研究还较少。并没有 成熟的方法报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的操作复杂、耗费时间长，易产生二次污染的不足，提供 一种无污染、速度快、能实时监测的快速测定海水化学需氧量的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种测定海水化学需氧量的方法，其特征是包括如下步骤：

（1）称取0.2462g酪氨酸加人工海水至1000mL，配成COD浓度为100mg/L的溶液并用人工海水稀 释配制成理论COD浓度为1-10mg/L范围内的6个标准溶液，用碱性高锰酸钾法测定所述6个标准溶 液的COD；所述人工海水的配方为：称取NaCl26.8g，MgSO₄·7H₂O8.6g，用蒸馏水稀释至1L；

（2）用紫外分光光度法测定步骤（1）所述每个标准溶液在波峰处、波谷处和400nm处吸光度；

（3）将步骤（2）获得的标准溶液的吸光度与步骤（1）碱性高锰酸钾法测定的标准溶液的COD进 行线性拟合，得到线性回归方程；COD(Mn)=21.4664X1-0.0003X2-16.6895X3，其中，X1为每 个标准溶液在波峰处的吸光度，X2为每个标准溶液在波谷处的吸光度，X3为每个标准溶液在 400nm处的吸光度，COD(Mn)为每个标准溶液通过碱性高锰酸钾法测定的COD；

（4）随机在待测海域的6-8个海水采样点取样，每个取样点取3个平行样；

（5）利用碱性高锰酸钾法测定步骤（4）的每个取样点的3个平行样COD，并取3个平行样COD的 平均值；并用紫外分光光度法分别测定3个平行样的波峰处、波谷处和400nm处的吸光度，并取 3个平行样在各处吸光度的平均值；

（6）用步骤（5）获得每个取样点的COD的平均值和吸光度的平均值对步骤（3）所得到的线性 回归方程进行检验与修正，得到修正的线性回归方程，回归方程形式为COD(Mn)=aY1+bY2-cY3， 其中Y1、Y2、Y3分别为步骤（5）获得的波峰处、波谷处和400nm处的吸光度的平均值，COD(Mn) 为步骤（5）获得的COD的平均值；利用MATLAB作图软件，输入已有Y1、Y2、Y3及COD(Mn)数据， 得到图象与系数a、b、c；

（7）对待测海水取三个平行样，测定与步骤（5）相同的波峰处、波谷处及400nm处的吸光度， 并取3个平行样在各处吸光度的平均值；分别为Y1、Y2、Y3，代入步骤（6）获得的回归方程形式 为COD(Mn)=aY1+bY2-cY3中，由于a、b、c已知，获得COD(Mn)即为待测海水化学需氧量。

本发明用氧化率较高且有紫外吸收的酪氨酸代替邻苯二甲酸氢钾或葡萄糖配制标准溶液；将 紫外分光光度测量的结果与国标法（碱性高锰酸钾法）测量结果对应起来，快速测定海水化学需 氧量；方法简单、操作方便、耗时较短，且重现性好，解决了传统方法操作复杂、造成二次污染 的问题；快速方便对海水COD进行评价；测量效率高，有利于进一步开发为海水COD的实时监控 方法。

附图说明

图1为人工配制的0-10mg/L COD浓度的标准溶液的紫外分光光度法测量结果。

图2为人工配制的0-10mg/L COD浓度的标准溶液碱性高锰酸钾法和紫外分光光度法测定结果 的线性拟合。

图3为所取待测海水的紫外分光光度法测量结果。

图4为待测海水的碱性高锰酸钾法和紫外分光光度法测定结果的线性拟合。

具体实施方式

本发明只是在初期进行拟合时使用碱性高锰酸钾法，但当拟合结果确定，可以在一个相当的 时间内利用机器操作，成本低，污染较少。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。但以下的实施例仅限于解释本发明，并不 对本发明作任何限制。

实施例1

一种快速测定海水化学需氧量的方法，包括如下步骤：

（1）称取在105℃下干燥2h的0.2462g酪氨酸加人工海水至1000mL，配成COD浓度为100mg/L的溶 液并用人工海水稀释配制成理论COD浓度为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10.0mg/L8个 标准溶液，用碱性高锰酸钾法测定6个标准溶液的COD分别为0.6565、1.2274、1.7226、2.2966、 3.2870、3.4452、4.5938、5.1844mg/L；所述人工海水的配方为：称取NaCl26.8g，MgSO₄·7H₂O8.6g， 用蒸馏水稀释至1L；

（2）使用Kmac便携型分光光度计,采用人工海水作为参比水样,用紫外分光光度法测定步骤（1） 所述每个标准溶液在波峰处、波谷处和400nm处吸光度，得到COD标准溶液的紫外光谱图，见 图1；吸光度见表1；

（3）将步骤（2）获得的标准溶液的吸光度与步骤（1）碱性高锰酸钾法测定的标准溶液的COD进 行线性拟合，得到线性回归方程；COD(Mn)=21.4664X1-0.0003X2-16.6895X3见图2，其相关系 数可达0.9914，其中，X1为每个标准溶液在波峰处（220nm）的吸光度，X2为每个标准溶液在波 谷处（236nm）的吸光度，X3为每个标准溶液在400nm处的吸光度，COD(Mn)为每个标准溶液通过 碱性高锰酸钾法测定的COD；

（4）随机在待测海域的6个海水采样点取样，每个取样点取3个平行样；

（5）利用碱性高锰酸钾法测定步骤（4）的每个取样点的3个平行样COD，并取3个平行样COD的 平均值（见表2）；并用紫外分光光度法分别测定3个平行样的波峰处、波谷处和400nm处的吸 光度，并取3个平行样在各处吸光度的平均值（见图3，表3）；

（6）用步骤（5）获得每个取样点的COD的平均值和吸光度的平均值对步骤（3）所得到的线性 回归方程进行检验与修正，得到修正的线性回归方程，回归方程形式为COD(Mn)=aY1+bY2-cY3， 其中Y1、Y2、Y3分别为步骤（5）获得的波峰处、波谷处和400nm处的吸光度的平均值，COD(Mn) 为步骤（5）获得的COD的平均值；利用MATLAB作图软件，输入已有Y1、Y2、Y3及COD(Mn)数据， 得到图象（见图4）与系数a=-42.4436,b=204.3414,c=248.9574；

（7）对待测海水取三个平行样，测定与步骤（5）相同的波峰处（223nm）、波谷处（236nm）及 400nm处的吸光度，并取3个平行样在各处吸光度的平均值，分别为0.1158、0.0123、-0.0126； 分别为Y1、Y2、Y3，代入步骤（6）获得的回归方程COD(Mn)=-42.4436Y1+204.3414Y2-248.9574Y3， 中，由于a、b、c已知，获得COD(Mn)即为待测海水化学需氧量为0.7353mg/L。

海水环境变动不大的情况下，技术人员仅需每季度进行一次步骤（1）-（6），获得该海域 海水紫外分光光度与COD(Mn)的线性回归方程，海水环境突然变化时，也需进行步骤（1）-（6） 对线性回归方程进行修正，其余监测时间仅需进行步骤（7），获得海水的化学需氧量，方便快 捷，无二次污染。

考虑到不同的海区,其主要的有机物有可能并不一样造成其紫外吸收有所不同，因此针对不 同的海区，需要通过用本发明的方法修正拟合方程。

表1

表2

表3