基于不同保存条件下水质总磷稳定性模拟分析

2022-05-27杨海英尹思亮张馨文王前江

广州化工 2022年9期

杨海英，黄强，尹思亮，张馨文，王怡，王前江

(四川省绵阳生态环境监测中心站，四川绵阳 621000)

磷是生物生长必须的元素之一，但当水体中磷的含量过高会造成藻类的过度繁殖，引起水体富营养化，因此总磷是水质监测及评价的重要指标[1-2]。《水和废水监测分析方法》和《地表水和污水监测技术规范》中均规定[3-4]，测定总磷的水样需添加盐酸(HCl)或硫酸(H2SO4)使pH≤2，保存期不超过24 h。《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》中规定水样采集后加H2SO4至pH≤1，或不加任何保存剂于冷处保存[5]。上述方法及规范均未明确保存温度，同时在实际监测分析中，例如水样采集和送检过程均需耗费一定时间，较难对采集的水样进行及时监测。因此，对不能及时分析的水样必须进行有效的保存，以确保监测结果的准确性，学者针对水样酸化及对测试结果的影响进行了相关系列研究。王保勤等[6]研究表明在加酸保存条件下，水样中总磷的测定值随保存时间的延长呈上升趋势。宋大英[7]研究表明在室温且不酸化的条件下，水样中总磷的监测结果呈下降趋势。韩惠芳等[8]研究表明在酸化和不酸化的条件下，水样冷藏保存均能稳定一个月，且水样中总磷含量越高，其稳定性越大。另外，针对环境温度对总磷的测试结果也进行了研究，刘君[9]研究显示在不同温度条件下，总磷的浓度会随时间的增长而增加，且在一定时间后，总磷浓度将处在相对稳定的状态。

本研究以地表水和污水为研究对象，采用恒温培养箱模拟春季、夏季、秋季和冬季四季温度，模拟温度分别为25 ℃、35 ℃、15 ℃、5 ℃四种温度，在加H2SO4酸化和不加保存剂两种保存方式下，初探地表水和污水中总磷浓度随时间的变化规律，并对其变化因素进行了分析，旨为监测分析工作者提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂

硫酸(AR)，国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠(GR)，天津市科密欧化学试剂有限公司；过硫酸钾(AR)，天津市科密欧化学试剂有限公司；抗坏血酸(AR)，成都市科隆化学品有限公司；钼酸铵(AR)，广东光华科技股份有限公司；试验用水均为符合GB/T 6682的去离子水。

1.2 仪器

V-1600可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；YXQ-LS-75SII立式压力蒸汽灭菌器，上海迅博实业有限公司医疗设备厂。

1.3 水样制备

本实验研究对象包括地表水和污水，其中地表水取自某河流A；污水取自某生活污水处理厂进口B，分别对水样A、B添加H2SO4保存剂和不添加保存剂处理，然后将置于5 ℃冰箱冷藏和15 ℃、25 ℃、35 ℃的培养箱，定期对水样中总磷进行监测。水样处理方式详见表1。

表1 水样具体处理方式

2 结果与讨论

2.1 相同环境温度下，保存方式不同对地表水A中总磷(TP)的影响

在酸化和不酸化的保存方式下，模拟环境温度为5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃下随时间的变化对地表水A中总磷测试结果的影响分别见图1、图2、图3、图4。

图1 5 ℃条件下A1和A2的变化趋势Fig.1 The trend of A1 and A2 at 5 ℃

图2 15 ℃条件下A3和A4的变化趋势Fig.2 The trend of A3 and A4 at 15 ℃

图3 25 ℃条件下A5和A6的变化趋势Fig.3 The trend of A5 and A6 at 25 ℃

图4 35 ℃时A7和A8的变化趋势Fig.4 The trend of A7 and A8 at 35 ℃

由图1可知，总体来说，5 ℃条件下加酸保存A1中TP比不加酸保存A2中TP偏高。在试验的10 d内，A1和A2表现同增同减的趋势，第13 d的时候，加酸A1在降低而A2出现升高的趋势，第16 d之后A1和A2趋近于稳定，并且在30 d时A1中TP和A2中TP与c采样2 h测得值相比，偏差分别只有1.8%和0.9%。

从图2总体可知，在15 ℃条件下，除了第13d加酸保存A3和不加酸保存A4中TP相等外，在整个试验过程加酸保存A3比不加酸保存A4的TP浓度偏高。在试验7 d内，A3中的总磷浓度随着时间的增长呈现现增大后减小的趋势，而A4中TP则随时间增长出现先递减小后增大的趋势。7 d之后A3中TP和A4中TP表现出同增大的现象，A3和A4中的TP在第21 d后处于稳定状态，第30 d比采样2 h时A3和A4中的TP浓度偏差分别为18.2%和8.5%。

由图3可知，在整个试验过程，25 ℃条件下加酸保存A5中TP比不加酸保存A6中TP偏高。在试验的10 d内，A5呈现出现增加后平稳再到减小的趋势，而A6则波动比较大，第10 d时A5和A6中总磷跟采样2 h的浓度偏差分别为4.5%和0.9%，说明A5和A6在10d内稳定性较好。从第10 d后，A5和A6呈现先增大后平稳的趋势，第30 d时A5和A6中的TP浓度与采样2 h的浓度偏差分别为25.4%和16.0%。

由图4可知，在35 ℃条件下，整个试验过程除第10 d外，加酸保存A7中TP比不加酸保存A8中TP偏高，而且A7和A8呈现出同增同减的趋势。第10 d时，A7和A8中TP与采样2 h的TP偏差分别为4.5%和1.9%，表明在35 ℃条件下，加酸与不加酸的水样中TP可稳定10 d。到第16 d时A7和A8中TP浓度值达到最高，此时A7和A8与采样2 h的TP偏差分别为18.2%和13.2%。第30 d时，A7和A8中TP与采样2 h的TP偏差分别为10.9%和5.7%。