泳池水水样检测中氧化还原电位的测定及卫生学意义

氧化还原电位（ORP）是反映水体氧化还原状态的核心指标，其数值高低直接体现水体氧化性或还原性的强弱。在泳池水卫生监测中，ORP因能直观反映消毒效果的有效性，成为与余氯、pH值并列的关键检测项目。了解ORP的测定方法及卫生学意义，对保障泳池水卫生安全具有重要实践价值。

氧化还原电位的基本原理

ORP的本质是衡量水体中氧化态与还原态物质之间电子转移趋势的物理量，单位为毫伏（mV）。其测定依赖由指示电极（通常为铂电极）与参比电极（如饱和甘汞电极）组成的电极系统：指示电极负责捕捉水体中氧化还原反应的电子变化，参比电极则提供稳定的基准电位。

当水体中氧化态物质占主导时，ORP为正值，数值越高表示氧化性越强；若还原态物质居多，ORP为负值，数值越低还原性越强。对泳池水而言，消毒过程依赖氧化反应杀灭微生物，因此ORP的正值范围直接关联消毒效果的优劣。

泳池水ORP测定的标准方法

我国公共场所泳池水ORP测定遵循GB/T 18204.2-2014《公共场所卫生检验方法 第2部分：化学污染物》的规定，采用电极法（铂电极-饱和甘汞电极体系）。该方法的核心是通过ORP计测量电极对在水样中的电位差，直接读取ORP值。

仪器选择需满足精度要求：ORP计的测量范围应覆盖-1000mV至+1000mV，分辨率不低于1mV；铂电极需为光亮铂片或铂丝，表面无划痕或污染；参比电极需保证液接界畅通，避免因氯化钾溶液泄漏影响测定。

校准是测定前的关键步骤，通常使用标准ORP溶液验证仪器准确性。常用标准溶液包括：pH4.00的饱和醌氢醌溶液（25℃时ORP约206mV）、pH7.00的饱和醌氢醌溶液（25℃时ORP约46mV），或市售的ORP标准缓冲液（如400mV、600mV）。校准时需将电极浸入标准溶液，待读数稳定后调整仪器至标准值。

泳池水ORP样品的采集与预处理

采样的代表性直接影响ORP测定结果的可靠性。泳池水采样点需覆盖池中心、池边（距池壁1.5m处）、进水口、出水口4个位置，每个点采集水面下30-50cm处的水样——此深度既避免表面漂浮物干扰，又能反映泳池水的主流状态。

采样容器需选用聚乙烯或硼硅玻璃材质，使用前用纯水冲洗3次，避免残留污染物影响氧化还原平衡。采样时应缓慢注入水样，避免剧烈振荡产生气泡（气泡会改变水样的溶解氧含量，进而影响ORP）。

ORP值随时间推移会因水样中的氧化还原反应持续进行而变化，因此采样后需在2小时内完成测定。若无法及时测定，需将水样密封并置于4℃冰箱冷藏，但冷藏时间不宜超过4小时，且测定前需恢复至室温（25℃左右），并充分搅拌均匀。

ORP测定过程的关键控制点

电极预处理是确保测定准确的前提。铂电极使用前需用5%硝酸溶液浸泡10-15分钟，去除表面的有机物或金属污染物；若电极表面有划痕，需用0.3μm氧化铝砂纸轻轻打磨，恢复电极的活性表面。参比电极需检查液接界是否有堵塞——若发现液接界处有白色结晶（氯化钾析出），需用温水浸泡溶解。

测定时，需将电极浸入水样中，保持电极顶端完全浸没且不接触容器壁。为使水样均匀，需用玻璃棒缓慢搅拌（转速约60转/分钟），避免产生气泡。待ORP计读数稳定（数值变化≤1mV/分钟）后记录结果，通常需等待1-3分钟。

测定完成后，需立即用纯水冲洗电极，并用滤纸吸干表面水分（不可擦拭，避免损伤铂电极的氧化膜）。若连续测定多个样品，需在每个样品间用纯水冲洗电极，防止交叉污染。

ORP与泳池水消毒效果的直接关联

泳池消毒的核心是通过氧化作用破坏微生物的细胞膜、蛋白质或核酸，而ORP是衡量这种氧化能力的“直观标尺”。研究表明，泳池水ORP值与微生物杀灭率呈显著正相关：当ORP≥650mV时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率可达99.9%以上，能满足《公共场所卫生标准》（GB 9667-1996）中“细菌总数≤1000CFU/mL、大肠菌群≤18CFU/L”的要求。

需注意的是，余氯浓度（泳池水常用的消毒指标）与ORP并非完全同步。例如，当泳池水中存在大量有机物（如汗液、尿液）时，余氯会与有机物结合形成氯胺（结合态余氯），此时余氯浓度可能达标，但氯胺的氧化性远弱于游离态余氯，导致ORP值低于600mV——这种情况下，即使余氯合格，消毒效果也会大打折扣。

因此，ORP被视为“有效消毒能力”的指标，其数值高低直接反映消毒剂是否真正发挥作用。部分发达国家（如美国、日本）已将ORP≥650mV作为泳池水消毒效果的强制要求，我国也在逐步将ORP纳入泳池水卫生监测的核心指标。

ORP与泳池水其他水质指标的协同关系

ORP并非孤立指标，需与余氯、pH值、温度等指标协同分析，才能全面评估泳池水质量。其中，余氯与ORP的组合是最常用的“消毒效果评估体系”：余氯反映消毒剂的“量”，ORP反映消毒剂的“质”——只有两者同时达标（余氯0.3-0.5mg/L、ORP≥650mV），才能确保消毒效果可靠。

pH值对ORP的影响尤为显著。根据能斯特方程，氯系消毒剂的ORP值与pH值呈负相关：pH每升高1个单位，ORP值约下降59mV（25℃时）。例如，当pH从7.2（最佳范围下限）升至7.8（最佳范围上限）时，ORP会从680mV降至620mV——若pH超过8.0，即使余氯充足，ORP也可能低于600mV。因此，泳池水pH需严格控制在7.2-7.8之间，以保证ORP的有效性。

温度也是影响ORP的重要因素。温度升高会加快氧化还原反应的速率，使ORP值略有上升（通常温度每升高10℃，ORP上升约10-15mV）。因此，测定ORP时需同时记录水温，或使用带温度补偿功能的ORP计，将读数修正至25℃标准状态，确保不同温度下的测定结果具有可比性。

泳池水ORP异常值的原因分析及处理

ORP异常通常表现为数值过高或过低，需结合现场情况分析原因并及时处理。若ORP＞700mV，多因消毒剂投加过量（如次氯酸钠泵故障导致超量投加），此时水体氧化性过强，会刺激游泳者的皮肤和眼睛，甚至引发呼吸道不适——处理方法为立即停止消毒剂投加，补充新水稀释，直至ORP降至650-700mV。

若ORP＜600mV，常见原因包括：消毒剂投加不足（如计量泵流量过小）、还原性污染物过多（如游泳者带入的汗液、尿液、化妆品）、pH值过高。针对不同原因需采取对应措施：消毒剂不足时增加投加量；还原性污染物过多时加强循环过滤（开启砂滤罐、活性炭过滤器）或投加氧化剂（如臭氧）；pH过高时投加盐酸或柠檬酸调节至7.2-7.8。

此外，电极问题也可能导致ORP异常。若铂电极表面被有机物污染，会形成绝缘层，导致读数偏低——此时需用5%硝酸浸泡电极15分钟，或用乙醇擦拭表面；若参比电极的液接界堵塞，会导致基准电位不稳定，需用温水浸泡参比电极，疏通液接界。