污染检测中常见的水质污染指标有哪些检测方法是什么

水质污染指标是判断水体受污染程度及类型的“晴雨表”，不同指标对应有机物、无机物、重金属等不同污染因子，其检测方法的科学性直接决定了环境管理决策的可靠性。从反映有机物污染的COD、BOD，到驱动富营养化的氨氮、总磷，再到具有累积毒性的重金属，每一项指标都有其特定的检测逻辑。本文将系统梳理污染检测中常见的水质污染指标，详解其检测原理与适用场景，为环境监测实践提供可操作的参考。

化学需氧量（COD）：衡量有机物污染的核心指标

化学需氧量（COD）是指在一定条件下，用强氧化剂氧化水中还原性物质（主要是有机物）所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。它是评估水体有机物污染程度的最常用指标——COD值越高，说明水体中可被氧化的有机物越多，污染越严重。

目前COD的主流检测方法是重铬酸钾法（依据GB 11914-89《水质 化学需氧量的测定 重铬酸钾法》）。该方法的原理是：在强酸性条件下，加入过量重铬酸钾标准溶液，以银盐为催化剂，回流加热2小时，使水样中的有机物充分氧化；随后用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗量计算COD值。这种方法的优势是准确性高、重复性好，适用于各种类型的水样（包括工业废水），但缺点是操作繁琐、耗时较长，需要使用大量强酸和重金属试剂。

针对批量样品或应急监测需求，快速消解分光光度法逐渐普及。该方法将水样与消解试剂混合后，在165℃下消解15分钟，利用分光光度计测定消解后溶液的吸光度（重铬酸钾被还原为三价铬，其吸光度与COD值成正比）。相比传统方法，快速法的检测时间缩短至1小时内，试剂用量减少约70%，且能实现自动化批量处理，适合环保部门的日常筛查或企业自行监测。

需要注意的是，重铬酸钾法对氯离子敏感（氯离子会被氧化为氯气，导致结果偏高），因此对于高氯水样（如海水、盐湖水），需加入硫酸汞作为掩蔽剂，或采用氯气校正法消除干扰。

生化需氧量（BOD）：反映可生物降解有机物的指标

生化需氧量（BOD）是指在有氧条件下，微生物分解水中可生物降解有机物所消耗的溶解氧量，通常以5天内的耗氧量（BOD5）表示。与COD不同，BOD更侧重“可生物降解”的有机物——如果COD高但BOD低，说明水中存在大量难降解有机物（如塑料添加剂、染料），这类污染对水体生态的长期影响更大。

经典的BOD检测方法是五天培养法（GB 7488-87《水质 生化需氧量的测定 稀释与接种法》）。操作步骤包括：将水样稀释至合适浓度（确保培养后DO下降20%~80%），接种适量微生物（对于工业废水，需接种经过驯化的菌种，避免微生物无法适应毒性物质），然后在20℃±1℃下密封培养5天；最后测定培养前后的溶解氧差值，计算BOD5值。这种方法的优点是直接反映微生物的降解能力，结果与水体实际净化能力相关性强，但缺点是周期长（需5天），且受微生物活性、温度控制等因素影响较大。

为解决快速检测需求，微生物电极法应运而生。该方法利用固定化微生物膜（如芽孢杆菌、假单胞菌）作为生物传感器，当水样中的有机物被微生物分解时，会消耗膜附近的溶解氧，导致电极的电流信号变化（电流与DO浓度成正比）。通过校准曲线，可在15~30分钟内得出BOD值。这种方法的优势是快速、便捷，适合应急监测或在线实时监控，但对水样中的毒性物质（如重金属、杀菌剂）敏感，可能导致微生物失活，影响结果准确性。

此外，还有密闭压力法（如BOD trak仪），通过测量培养瓶内的压力变化（耗氧导致压力下降）来计算BOD，无需频繁测定DO，操作更简便，但同样依赖微生物的活性。

氨氮：水体富营养化的早期信号

氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮，主要来自生活污水中的蛋白质分解、农业化肥流失或工业废水（如化肥厂、养殖场废水）。氨氮的危害在于：高浓度氨氮会直接毒害鱼类（NH3可穿透鱼鳃细胞膜，破坏渗透压平衡），同时也是藻类生长的“氮源”——当氨氮与磷结合时，会引发水体富营养化，导致蓝藻爆发。

纳氏试剂分光光度法是氨氮检测的“标准方法”（GB 7479-87《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》）。其原理是：氨与纳氏试剂（碘化汞和碘化钾的碱性溶液）反应生成黄棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮浓度成正比，在420nm波长下测定吸光度即可定量。这种方法的优点是灵敏度高（检测下限为0.025mg/L）、操作简单，但容易受到金属离子（如Fe3+、Mn2+）、色度、浊度的干扰，因此需要对水样进行预处理——对于浊度高的水样，可加入硫酸锌和氢氧化钠进行絮凝沉淀；对于含有机物干扰的水样，需通过蒸馏法分离氨（氨易挥发，蒸馏后用硼酸吸收）。

水杨酸分光光度法是另一种常用方法（GB/T 5750.5-2006《生活饮用水标准检验方法 无机非金属指标》）。该方法利用氨与水杨酸、次氯酸钠在碱性条件下反应，生成蓝色的吲哚酚蓝，其吸光度与氨氮浓度成正比。相比纳氏试剂法，水杨酸法的抗干扰能力更强（对金属离子的耐受性更高），且试剂更稳定（纳氏试剂中的汞易沉淀，需现用现配），适合长期保存的样品检测。

对于高浓度氨氮水样（如养殖场废水，浓度可达数百mg/L），电极法更为高效。氨离子选择电极通过测量水样中铵离子的活度（与浓度成正比）来计算氨氮含量，无需预处理，检测范围宽（0.05~1000mg/L），但需要定期校准电极，且对pH敏感（需将水样pH调至11左右，使铵离子转化为游离氨）。

总磷与总氮：富营养化的关键驱动因子

总磷（TP）是指水样中所有形态的磷（包括正磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷），总氮（TN）则是所有含氮化合物（氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、有机氮）的总和。两者共同构成了水体富营养化的“物质基础”——当总磷超过0.02mg/L、总氮超过0.2mg/L时，水体就可能发生富营养化，引发蓝藻爆发、鱼类死亡等生态灾难。

总磷的检测核心是“消解”——将所有形态的磷转化为可测的正磷酸盐。经典方法是钼酸铵分光光度法（GB 11893-89《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》）：首先向水样中加入过硫酸钾（或硝酸-高氯酸），在120℃下消解30分钟，使有机磷和聚磷酸盐分解为正磷酸盐；然后加入钼酸铵和抗坏血酸，正磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，再被抗坏血酸还原为蓝色的钼蓝，在700nm波长下测定吸光度。这种方法的检测下限为0.01mg/L，适用于大多数地表水和工业废水，但消解过程需严格控制温度和时间，否则会导致结果偏低。

总氮的检测同样依赖消解，标准方法是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB 11894-89《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》）。操作步骤：将水样与碱性过硫酸钾溶液混合，在高压蒸汽灭菌器中120℃消解30分钟，使所有含氮化合物转化为硝酸盐；然后利用硝酸盐在220nm波长下的吸光度（硝酸根的特征吸收峰）和275nm波长下的吸光度（消除有机物干扰），通过公式计算总氮浓度（TN = A220 - 2×A275）。这种方法的检测下限为0.05mg/L，但需注意：消解后的溶液应尽快测定（避免硝酸盐还原），且碱性过硫酸钾需现用现配（长期放置会分解失效）。

对于复杂水样（如含有大量有机物的工业废水），可采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定总磷和总氮。ICP-MS通过将水样雾化后引入等离子体，使元素离子化，然后用质谱仪检测离子信号强度，具有灵敏度高（检测下限可达μg/L级）、多元素同时分析的优势，但设备成本高，适合痕量分析或科研需求。

重金属（铅、镉、汞）：毒性污染物的精准检测

重金属（如铅、镉、汞）是水质中的“隐形杀手”——它们具有累积性（无法被微生物降解），会通过食物链富集（如鱼类体内的汞会传递给人类），长期摄入会导致肾脏损伤、神经系统病变甚至癌症。我国《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）对重金属的限值极为严格（如铅≤0.01mg/L、镉≤0.005mg/L、汞≤0.0001mg/L），因此需要高灵敏度的检测方法。

原子吸收分光光度法（AAS）是重金属检测的常用方法。对于铅和镉，石墨炉原子吸收法（GFAAS）更为适合——将水样注入石墨管中，通过程序升温（干燥→灰化→原子化→净化）使重金属原子化，然后测定原子对特定波长光的吸收强度（朗伯-比尔定律）。这种方法的灵敏度极高（铅的检测下限为0.001mg/L，镉为0.0001mg/L），适合低浓度重金属水样，但石墨管易受污染，需定期更换，且样品前处理复杂（需用硝酸消解，去除有机物）。

汞的检测则常用冷原子吸收法（GB 7468-87《水质 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》）。原理是：用高锰酸钾和硫酸消解水样，将所有形态的汞转化为二价汞；然后加入还原剂（如氯化亚锡），将二价汞还原为单质汞（汞蒸气）；利用汞蒸气对253.7nm紫外线的强吸收特性，测定吸光度计算汞浓度。这种方法的检测下限为0.00005mg/L，且无需高温原子化，操作相对简便，但需注意汞蒸气的泄漏（汞有毒，需在通风柜中操作）。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是重金属检测的“终极武器”——它能同时测定多种重金属（铅、镉、汞、砷等），检测下限可达ng/L级（即0.000001mg/L），且样品前处理简单（仅需硝酸消解）。但ICP-MS设备价格昂贵（约数百万元），运行成本高，目前主要用于科研机构或国家级监测站的痕量分析。

此外，原子荧光光谱法（AFS）在砷、汞检测中也有应用——它利用原子蒸气吸收特定波长的光后，发射出荧光，其强度与浓度成正比。AFS的灵敏度与ICP-MS相当，但设备成本更低，适合基层监测站使用。

悬浮物（SS）：物理污染的直观反映

悬浮物（SS）是指水中直径大于0.45μm的不溶性固体颗粒，包括泥沙、黏土、有机物残渣等。SS的危害主要是降低水体透明度（影响水生植物光合作用）、堵塞鱼鳃（导致鱼类窒息），同时也是其他污染物（如重金属、有机物）的载体——颗粒表面会吸附污染物，随水流扩散到更远区域。

重量法是SS检测的“金标准”（GB 11901-89《水质 悬浮物的测定 重量法》）。操作步骤：将水样通过预先烘干至恒重的微孔滤膜（0.45μm），然后将滤膜放入103~105℃烘箱中烘干2小时，冷却后称重；SS浓度等于（滤膜+悬浮物重量 - 空白滤膜重量）除以水样体积。这种方法的准确性高，适用于所有水样，但耗时较长（需烘干、冷却、称重多次），且滤膜易堵塞（对于高浊度水样，需先稀释）。

针对在线监测需求，浊度法是常用的替代方法。浊度是指水样对光线的散射程度，与SS浓度正相关（需通过校准曲线建立关系）。在线浊度仪利用激光或红外光照射水样，测量散射光强度，可实时输出SS浓度。这种方法的优势是快速、连续，但受水样中颗粒大小、形状的影响较大——如果水样中的颗粒是细黏土，其浊度与SS的相关性会比粗泥沙更好，因此需要定期用重量法校准。

此外，激光粒度仪可用于分析SS的颗粒分布（如D50粒径，即50%颗粒的直径小于该值），帮助判断污染来源（如泥沙颗粒大可能来自水土流失，有机物颗粒小可能来自生活污水），但无法直接给出SS浓度，需与重量法结合使用。

pH值与溶解氧（DO）：水体生态的基础参数

pH值反映水体的酸碱程度（范围0~14，7为中性），溶解氧（DO）则是水中溶解的氧气量（单位mg/L）。两者都是水体生态系统的“基础指标”——pH值超过6.5~8.5的范围，会影响微生物活性和鱼类呼吸；DO低于2mg/L时，水体进入厌氧状态，会产生硫化氢（臭鸡蛋味）等有毒物质，导致水生生物死亡。

pH值的检测方法主要是玻璃电极法（GB 6920-86《水质 pH值的测定 玻璃电极法》）。玻璃电极是一种对氢离子敏感的膜电极，与参比电极（如饱和甘汞电极）组成原电池，其电动势与水样的pH值成正比（符合能斯特方程）。这种方法的优点是准确（误差±0.02pH单位）、快速，适用于所有水样，但玻璃电极易受油污或重金属污染，需定期用标准缓冲溶液校准（如pH4.01、7.00、10.01的缓冲液）。

溶解氧的经典检测方法是碘量法（GB 7489-87《水质 溶解氧的测定 碘量法》）。原理是：向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，生成氢氧化锰沉淀；氢氧化锰与水中的DO反应，生成MnO(OH)2；酸化后，MnO(OH)2将碘化钾氧化为碘单质；用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘单质，根据消耗量计算DO浓度。这种方法的准确性高（误差±0.1mg/L），但操作繁琐，且无法用于含有氧化性物质（如氯、臭氧）或还原性物质（如亚硫酸盐）的水样（会干扰碘的生成）。

在线溶解氧监测多采用荧光法。荧光法DO仪的传感器头部涂有荧光物质，当蓝色光照射时，荧光物质发出红光；水中的氧气会淬灭荧光（氧气浓度越高，荧光强度越弱），通过测量红光的衰减时间，可计算DO浓度。这种方法的优势是无需化学试剂，无干扰（对氧化性/还原性物质不敏感），且维护简单（只需定期擦拭传感器），适合河流、湖泊的长期在线监测。

挥发酚：有毒有机物的特征指标

挥发酚是指能随水蒸气蒸馏出的酚类化合物（如苯酚、甲酚），主要来自焦化、造纸、化工等行业的废水。挥发酚具有强烈的毒性——低浓度时会抑制微生物生长，高浓度时会导致鱼类死亡，且是“三致”物质（致癌、致畸、致突变），对人类健康威胁极大。

4-氨基安替比林分光光度法是挥发酚检测的标准方法（GB 7490-87《水质 挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法》）。操作步骤包括：首先对水样进行蒸馏（将挥发酚与非挥发酚分离），然后在碱性条件下（pH10左右），加入4-氨基安替比林和铁氰化钾（氧化剂），挥发酚与4-氨基安替比林反应生成红色的安替比林染料，其吸光度与挥发酚浓度成正比（在510nm波长下测定）。这种方法的检测下限为0.002mg/L，适用于地表水和工业废水，但蒸馏过程需控制温度（100℃）和速度（2~3mL/min），否则会导致挥发酚损失。

对于痕量挥发酚水样（如饮用水，浓度低于0.001mg/L