陈秋芳，赵昱
金堆城钼业股份有限公司 质量计量监测中心，渭南 714000
摘 要：我国淡水资源匮乏，人均水资源量仅为世界平均水平的四分之一。与此同时，随着工业化的持续发展，水质污染又不断加剧。日趋严重的水污染大大降低了水体的使用功能，进一步加剧了我国水资源短缺的矛盾。工业废水污染是水体污染最重要的污染源，因此企业建设水质实验室，有效、快速、准确地检测工业废水的处理和排放情况，对保护人民健康、维护生态环境具有十分重要的现实意义。
关键词：企业；工业废水；水质检测；实验室建设
CONSTRUCTION AND DEVELOPMENT OF WATER QUALITY LABORATORY IN ENTERPRISES
CHEN Qiu-fang，ZHAO Yu
(Jinduicheng Molybdenum Industry Co.，Ltd.，Quality measurement and Testing Center，Weinan 714000，Shaanxi，China)
Abstract: China is short of fresh water resources, and the per capita water resources are only one quarter of the world average. At the same time, with the continuous development of industrialization, water pollution is increasing. The increasingly serious water pollution has greatly reduced the use function of water body and further intensified the contradiction of water shortage in China. Industrial wastewater pollution is the most important source of water pollution. Therefore, it is of great practical significance for enterprises to build water quality laboratory to effectively, quickly and accurately detect the treatment and discharge of industrial wastewater for the protection of people's health and the maintenance of ecological environment.
Key words: Enterprise; Industrial Wastewater; Water Quality Test; Laboratory Construction
0背 景
我国水资源总量较为可观，但人均水资源量则仅有2300立方米，不及世界平均水平的四分之一[1]。与此同时，随着经济的持续发展和工业化的进一步推进，环境污染特别是水质污染日趋严重。据报导，当前全国多数城市的地下水均受到一定程度的影响和污染，且有逐年上升的趋势,水体污染的现状使我国水资源短缺的矛盾更加显现突出。近年来，全国各地工业化迅猛发展，产生的工业废水类型和数量迅速增加，工业废水成分复杂，性质多变，难以处理，是造成环境污染特别是水污染的重要原因[2]，工业废水污染已经成为环境污染中水体污染最重要的污染源[3]。水体污染的范围和程度日趋严重，不仅威胁着广大居民的健康安全，也对生态环境造成了严重的破坏。特别是采矿、冶金、化工、金属等高污染企业生产过程中产生的工业废水[4]，如未严格按照相关环保部门要求处理和排放，会引起严重的水质污染。由此可见，工业废水的监测及检测工作、工业废水的处理和排放监控已经越来越重要，因此企业水质实验室的建设和管理势在必行。
水质监测是环境监测的一个重要组成部分，主要是检测水质指标和污染成分是否符合水质标准，对水质状况进行评价，为污水处理和环境保护提供依据。水质监测的对象包括地表水、地下水、工业废水、生活污水等，涉及的环境质量标准、排放标准各不相同，企业的水质监测对象主要是指工业废水，通过化学分析方法和仪器分析方法测定工业废水中各种污染因子的成分及浓度，使工厂对工业废水治理有其处理依据和排放标准[5]。企业如何建立一个符合当地实际情况的水质分析实验室需要多方考量和评估，而作为一个国企检验单位，社会对本单位的要求也越来越高，因此水质实验室的建设和管理工作也越来越重要。下面是笔者对企业水质实验室建设经验的一些总结和建议。
1 实验室检测项目的确定
建设企业水质实验室，首先需要确定检测领域及所需检测项目。水质监测中，工业废水检测分析项目繁多，确定依据主要是环境监控地方标准和行业标准中的排放控制污染因子。以金钼股份企业工业废水的排放标准为例（见表1），其检测项目依据主要是DB61/224-2018《陕西省黄河流域污水综合排放标准》[6]和GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》[7]。依据上述排放标准，工业废水中的污染成分检测指标一般分为三类：理化指标（PH值、温度、色度、浊度、悬浮物、电导率、酸度、碱度）、非金属检测指标（化学需氧量、氨氮、总氮、总磷、氟化物、硫化物、氰、BOD5、有机物等）和金属检测指标（汞、砷、总铬、六价铬、铅、铜、镉、锌、钼、镍等）。
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2 分析方法的选择与仪器设备的筹备
实验室在确定检测项目后，即依据检测项目选择确定分析方法，再根据检测方法筹备所需的仪器设备等。
2.1理化检验法
工业废水的理化检验法是指对废水中一些理化指标所采用的物理和化学分析方法，如温度、色度、浊度、悬浮物、酸度、碱度的测定，化学需氧量所采用的重铬酸盐法等等。此类方法易于掌握、准确度高，但主要依赖于人工操作，因此对检验员操作技能水平要求较高，并且部分化验分析步骤复杂、过程冗长，导致劳动强度高，检测效率低。
2.2 分光光度法
可见分光光度法是基于物质对400-750nm可见光区的选择性吸收而建立的分析方法，它包括比色分析法和分光光度法。分光光度法发展迅速，新仪器新方法不断出现，目前实验室多选择分光光度法。其主要原理是在酸性或碱性介质中，所测元素与显色剂生成有色的络合物，依据朗伯-比耳定律（Lambert-Beer），通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法[8]。分光光度法主要应用于检测废水中的氨氮、六价铬、总氮、氰化物等物质，如氨氮-纳氏试剂分光光度法、六价铬-二苯碳酰二肼分光光度法等[9]。该方法优点诸多，如操作简便快捷、应用广泛、结果准确、灵敏度高、对硬件要求不高等，但影响因素甚多，操作过程中需要注意很多细节。在水质测定中，工业废水性质复杂，分光光度法对工业废水样品的前处理要求比较严格，测试过程中干扰因子较多，而且方法中要用到碘化汞、丙酮等有毒试剂，危害健康，并容易造成二次污染。综上所述，虽然分光光度法存在诸多弊端，但操作快捷简便等优势使其仍具有一定的实用价值，且符合我国国情，因此也被广泛应用于各实验室中。
2.3原子光谱法
原子光谱法主要指原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法。
原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是测量物质所产生的蒸汽中原子对电磁辐射的吸收强度的一种仪器分析方法，是无机化合物进行元素定量分析的主要手段。灵敏度和准确度高，选择性好，通常被测元素基本上不受共存元素干扰[10]。操作简单，应用范围广，对样品前处理要求较低。测量废水中的铜、铅、锌、镉等物质时多采用原子吸收光谱法。
原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES）是利用测定原子或离子在一定条件下受激而发射的特征光谱强度，来对元素进行定性和定量的仪器分析方法。该方法灵敏度高、选择性好、分析速度快，可进行多元素同时测定。适用于微量样品和痕量无机物组分分析，它在采矿、冶金、化工、金属加工等工业生产中，是获得广泛应用的仪器分析方法。近年来已普遍应用于环境监测中，特别是水质检测。测量废水中的钼、总铬、总磷等物质多采用此方法。但在测定六价铬的过程中，原子吸收光谱法、原子发射光谱法等只能测定总铬，无法区分三价铬和六价铬。因此在六价铬含量测定中，光度法仍然是主要采用的经典方法，有着仪器方法无法取代的优势[9]。
原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光发射强度，来测定待测元素含量的方法[11]。原子荧光光谱法兼有上述两种方法的优点，又消除了两种方法的弊端，发射谱线简单，线性范围较宽，干扰少，灵敏度高于上述两种方法。诸多优点使原子荧光光谱法日趋广泛应用于各行业实践检测工作中，但在蒸气发生-原子荧光光谱分析中，仍存在光谱、液相和气相干扰等问题；同时，此方法用于成分组成复杂的样品测定难度系数较大，且在化学检测技术领域里应用较晚，因此可测的元素种类很少，但在测量汞、砷等元素方面有其它仪器无可比拟的优势，废水中的汞、砷、硒、锡、铋等物质时多采用原子荧光光谱法。
2.4电化学分析法
电化学分析法是建立在物质的电化学性质基础上的一类分析方法，是仪器分析方法中的一个重要分支。具有灵敏度高、准确性好等特点，所用仪器相对比较简单、价格低廉、易于携带等优点，已成为水质检测的一种主要方法。该法在操作中对样品预处理要求较低，不需要添加各种化学试剂，操作快捷，安全环保。废水中PH值、氟化物、电导率、浊度等的测定均采用电化学法。
2.5其他分析方法
除上述提及的方法外，离子色谱法(Ion Chromatography， IC)在水质检测中也有着广泛的应用。离子色谱仪在现代离子色谱中应用最广泛，是利用离子交换原理,连续对共存的多种阴离子或阳离子进行分离、定性和定量的方法[12]。离子色谱仪分离测定阴离子是它的优势，少量样品进入仪器，约在20分钟以内就可得到7个常见阴离子的测定结果，这是其它分析手段目前还无法达到的。此方法主要用于检测水质和大气颗粒物中的阴阳离子，如Cl-、NO3-、F-、SO42-等。但离子色谱仪检测对样品性质要求严格，干扰因素较多，在阳离子检测方面优势不及原子光谱法。
近几年，电感耦合等离子体质谱( ICP－MS) 联用技术快速测定水中痕量方法，具有极好的灵敏度和高效的样品分析能力，结果更加令人满意，用于检测水质中金属元素的测定优于其它仪器，ICP-MS技术在环境监测领域里应用日益广泛，具有广阔的发展前景。但价格比较昂贵。
流动注射分析法（FIA）发展迅速，日益受到环境监测的高度重视，也逐步应用于水质检测中。该方法采用把一定体积的试样注入到无气泡间隔的流动试剂载流中，在非平衡状态下高效完成试样的在线处理与测定。摆脱了以往传统观念上的局限，具有安全性、便捷性、高效性、准确性、等技术优势，已被广泛应用于许多分析领域。但测定过程中影响因素较多，需注意排除。在水质分析测试中，流动注射分析法已用于酚、氰化物、氨氮、硫化物、COD等的测定。上述这些先进仪器设备的应用，加快了环境监测检测技术的发展和自动化，使检测精确度、准确性、可靠性及应用范围不断提高，提高生产效率，减轻劳动强度，对环境检测技术自动化的运用及发展具有十分重要的现实意义。
2.6配备的仪器设备及辅助设施
水质检测方法主要依靠化学分析方法和仪器分析相结合而完成[13]，因此必须配备相应的仪器设备和辅助设施。企业水质实验室根据检测方法及实际条件应配备的检验设备有：蒸馏水或超纯水仪、万分之一电子天平、氨氮蒸馏仪、原子吸收（带石墨炉）光谱仪、原子荧光光度计、ICP-AES、电感耦合离子体发射质谱仪、原子荧光光谱仪、COD测定仪、BOD5测定仪、紫外/可见分光光度计、红外测油仪或红外分光光度计、浊度仪、电导率仪、微波消解器、PH计、氟离子计、超声波清洗器、电热板等。各操作室及仪器分析室的通风设施也应配备齐全。
3实验室功能区域的规划
建设企业水质实验室，最后应依据实验室各类检测方法和购置的仪器设备以及辅助设施等对实验室功能区域进行规划。一方面，水质检测中工业废水的性质是最为复杂的，大部分样品需要进行预处理；另一方面，检测分析一般采用的是仪器分析和化学分析相结合的方法，出于其特性，化学分析方法影响因素甚多，大量化学试剂的应用极易造成二次污染，而仪器分析对实验室的环境控制又极为严格，易受外界环境的干扰而影响仪器的稳定性。因此实验室环境及硬件的达标是水质检测工作开展的首要条件。要建设企业水质检测实验室，满足企业工业废水检测的要求，可从以下两个方面对实验室进行规划和考虑。
(一) 实验用房布局应有效避免实验室检测项目之间的相互污染。工业废水成分组成复杂，样品前处理及指标化验分析过程中需要大量使用化学试剂及有毒试剂，检测项目之间容易相互造成二次污染，对检测数据影响较大。有效避免实验室检测项目之间的相互污染是企业水质实验室工业废水检测至关重要的一个环节。
（二）辅助用房及公用设施建设。实验室多是精密仪器设备，对环境控制要求极为严格。温度、湿度、光线、防震、飘尘等对仪器设备的稳定运行和检测的准确性也是非常重要的影响因素[14]。因此，企业水质实验室应根据仪器设备和检测项目的要求配置一些辅助设施，以满足检测需求。
根据企业水质实验室开展的检测项目，精密仪器设备的温湿度、通风、制冷、给水、排水、特殊气体、真空、照明等所需要求以及实验室安全要求等，结合企业实际需求和实验室现有条件，实验室功能区域的规划见表2。
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注意较洁净的地表水/地下水与污染浓度较高的废水检测区域的划分
4展望
目前多数企业实验室的废水检测仍停留在采集样品后在实验室进行分析、并且许多检测项目依然采用人工化学分析法的阶段。但是，随着工业生产需求的不断发展，工业废水排放标准不断提高，检测项目逐步增加，仪器快速分析是必然发展趋势，实时监测需求也变得越来越迫切。近几年水质检测分析技术迅速发展，仪器设备不断升级更新，环境移动监测和实时在线监测技术也取得了较大的进展，水质在线自动监测技术的发展和应用改进了传统的实验室内水质监测的弊端[15]，保证了水质检测数据的时效性和准确性，提高了工作效率，满足了生产需求。对企业工业废水的治理和排放，对水资源的保护都具有非常重要的作用。随着检测技术的发展，化学检测技术与实时监测技术联合应用将会成为工业废水检测的主力军，能够满足企业安全环保生产和人民健康生活的需求，同时也可降低劳动强度，提升检测效果，满足广大环境监测从业者的现实需要。与此同时这也对企业实验室的建设和管理提出了更高的要求，水质检测应结合企业的发展和环保要求的不断加强，实验室检测技术人员在实践中工作中应专注深入地研究水质检测技术的发展和更新，不断改进检测方法以适应企业的发展需求，不断提升实验室技术水平,使实验室工业废水检测在企业生产服务及科研研究中积极发挥作用。
5结束语
水被称为生命之源，是人类赖以生存和发展的基础物质之一。企业只有增强环境保护意识,坚持将工业废水的有效治理和达标排放始终放在工厂生产的首要位置,才能真正将水环境保护政策落实到位。而要达到这一目标，企业就必须重视水质实验室的建设和管理。作为企业的检测单位，需提高实验室水质检测技术水平，提升检测人员素质技能，保证检测数据的准确性和及时性,为企业生产单位后续的废水治理和排放提供真实有效的数据支撑和充分的依据，协助企业建立完整有效的工业废水处理措施和相关规章制度,从而实现工业部门的可持续发展，切实改善居民生活环境、提升生活质量。
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