游泳池水质的稳定和安全对于保障游泳者的健康至关重要。氧化还原电位是一种在游泳池水处理中广泛应用的关键技术。2019新国标将游泳池水中ORP（氧化还原电位）定位在650mv的重要性在于维持水质的安全和健康。ORP值的设定是为了确保游泳池水中的氧化还原状态适当，防止细菌、病毒和其他有害微生物的滋生。650的设定值是为了在保持水质卫生的同时，确保水对皮肤和眼睛的适宜性。有助于提供一个安全、清洁的游泳环境。通过测量和调控水中的氧化还原电位，可以有效控制水中的氧化还原反应，从而维持水质在安全范围内。

氧化还原电位(ORP)又称为REDOX，REDOX是Reduction和Oxidation二个词的词头组成的，而ORP是Oxidation Reduction Potential三个词的词头组成的，它是表示水中的氧化或还原的化学电动势(电位)，ORP值是水溶液氧化或还原能力的测量指针，它的单位是毫伏特（mv），它是由ORP电极和电压计所组合而成；ORP电极是一种可以测量水中电子的吸收或释放的电极，通常是用贵金属所作成的；电压计是将ORP电极所测得的数据放大而稳定的呈现出来的工具，ORP可以简单的说，是一种测量水中污染物质的工具。

ORP在游泳池应用的发展史

半世记以前，哈佛大学生化研究团队开始着手研究，企图寻找用一种可以用来测量氯在水中的氧化能力的工具，研究结果显示：一种称作“测量氧化电动势”的电极，其所的测得的值与氯杀死细菌的能力有高度的相关性，因而奠定了水中ORP值与细菌相关性的初步理论基础，而这个理论基础也随后被各国的研究学者在饮用水与游泳池水中所证实，以致于ORP值后来发展成为国际间的水质标准指数。

由于ORP值的可靠度陆续被证实，因此，世界卫生经织(WHO)在1971年将ORP值列入饮用水水质标准的参考指标，且明白的指出以标准氯化银电极（Silver Chloride Electrode, 图一）所测得的700 mV为水质标准，若以白金电极（Platinum Electrode, 图二）为测量工具时，则其ORP值比标准氯化银电极低45到50mv；近年来更经由公共卫生权威人士的研究显示，水的质量表示方式以ORP的测量值相较于大肠菌培养来得快速且可靠，而此种看法也于1984年由美国奥勒冈州波特兰市防疫部门的调查报告所证实；在这个调查报告中明显指出：游泳池与按摩池水中维持2ppm以上的氯，并不足以保障水质的安全，反倒是ORP值在超过650mV以上时，水中细菌数的含量是在安全范围；因此，650mV以上的 ORP值在当时即成为游泳池水的重要参考指标。

1982年德国标准协会（DIN）在游泳池水质标准中增订了使用臭氧（Ozone）消毒时，其ORP值为750mV（图三与图四）的最低为标准，1984年更将此规定涵盖至公共按摩池的水质，此举导致法国和欧洲大多数国家将此列为他们的国家标准；美国则迟至1988年才由游泳池协会（NSPI）订定出650 mV的水质ORP标准，至此以后ORP在游泳池与按摩池水质标准的历史定位终于确定。

图三. 水中低浓度臭氧的ORP值（OzoneLab）

图四. 水中高浓度臭氧的ORP值（OzoneLab）

以下即为ORP在游泳池应用的发展史列表：

表一. ORP的发展史

ORP的概念

在游泳池的水体中，存在着多种不同的化学离子和溶氧，当有污染物质进入游泳池的水体时，诸如人体代谢物、汗水或皮肤脱落物等，就会引起池水的化学变化，在水中产生氧化和还原反应，并且趋向于平衡，因此，游泳池的水不是单一的氧化或还原系统，而是一个氧化还原的混合系统。ORP电极所反映的也是一个混合电位，它具有很大的试验性误差，也就是说，游泳池水中的ORP值在某一数值点附近时，它表示了水的一种还原或氧化状态，或表示了水的某种性质(如卫生条件或杀菌程度等)，但是，这个数值并不会非常稳定如图五，我们无法对它作出确定的测量，这和pH酸碱度测试电极中的准确度是两个不同的概念，图六为ORP值还原或氧化状态示意图。

图五. ORP测量含氯水时的稳定时间(Jacques M. Steininger)

图六. ORP值还原或氧化状态示意图

ORP的测量理论

pH酸碱电极是测量水中氢离子[H⁺]浓度的数量，而ORP电极是测量水中电子所释放的电压，不管是pH电极或ORP电极的测量都是将测量的结果以电压来显示，二者的差别仅在于显示刻度一个是pH（-log[H⁺])，而另一个是电位差(mv)。对二种测量方式而言，电位差形成的电压都是通过零电流法进行测量，尽管ORP测量所用的敏感贵金属电极是低阻的电导体，ORP电压仍然需用高电阻的放大器来进行测量。此外，二者相同之处还有电极技术，其被测电位的变化都是遵循奈思特定律（电子从高浓度的一边游向低浓度的一边，此一电子游动时会产生一股电子推动力（电动势），称之为「Nernst Equation」）。

ORP测量原理主要以电化学为主，例如盐酸（HCl）含有带一正电荷的氢离子[H⁺]，和带一负电荷的氯离子[Cl^－]，而负电荷的载体即是所谓的电子。

    当将铁放入盐酸溶液时，便会产生氢气，而铁会转换成氯化亚铁，此时即发生了电子的转移，使得原先与[Cl^－]结合的[H⁺]离子被还原成氢气。然而盐酸和铁到底发生什么变化呢？

    每一种元素和每一种化合物都有自己的电动势（EMF）或化学电位（相对标准氢电极电位而言），电位较高或极性较高的物质会将电子传送到电位较低或极性较低的物质上去，接受电子的物质会被还原，也就是说从其离子形式转换成（对氢来讲）气体形式或（对金属离子来讲）纯金属形式。而失去电子的物质则会转换成离子形式。

在盐酸和铁反应的例子中，氢离子[H⁺]在游离态的盐酸中，其电位是0.0V，铁[Fe^０]的电位是－0.4V，铁[Fe^０]给出二个电子并且转换成离子形式[Fe^２＋]，氢离子[H⁺]则接受此二个电子并且转换成气体形式的氢－氢气，上述过程其反应式如下：

Fe^０ →Fe^２＋+ 2e

2e + 2[H⁺] → H₂

Fe^０ + 2[H⁺] →Fe^２＋+ H₂

接受电子的物质[H⁺]被还原成H₂，也就是说从氧化态转换成还原态，失去电子的物质Fe^０会被氧化成Fe^２＋，亦即从还原态转换成氧化态，我们也可以说，离子的电荷数增加是被氧化，离子的电荷数减少是被还原。

另一个例子是锌棒放入硫酸铜溶液中，锌的电位是-0.76V，铜的电位是+0.337V，将锌棒插入硫酸铜溶液中，不用外加电流便有铜析出在锌棒上。

Zn^０ →Zn²⁺ +　2e

2e + Cu²⁺→Cu^０

Zn^０ + Cu²⁺→Zn²⁺ + Cu^０

锌给出二个电子给铜离子，自己变成硫酸锌，而铜离子则还原成金属铜。此一情况说明了电子的转移，亦即，当化学溶液中存在有化学电位不一样的物质时，就会产生电子转移，有电子转移产生时，同时会由高电位向低电位产生一个电流，此时的电位差便是化学电动势（EMF）。为说明此一现象，我们以水桶连通管来作说明;假设有二个水桶平放一起，其中一个装满水，两个水桶下部用管道连通，当连通管的阀门打开时，水就会从满水的水桶流向空水桶。此时，我们可以看出，水桶的一边是水位下降的，另一水桶则是水位上升的，直到两个水桶的水位相同才停止变化；若我们以水是电子的假设，那么水位下降是电子流失，而电子带负电，则水位下降氧化现象，反之则是还原现象，水（电子）在流动时就会有电压的产生；因此，水中的化学行为除非是时间无限长，否则是没有不带氧化现象的还原过程，也没有不带还原现象的氧化过程。

氧化过程系统一般的化学电压范围是在+3V至-3V之间，电位差越高，则有高电位至低电位的还原性或是由低电位至高电位的氧化性就越强，氧化性和还原性的强弱不是绝对的，而是与反应物质的浓度、电位差的大小与水溶液的酸碱度有关，其相关性可从奈思特定律的表示如下：

E = E₀ - (RT/nF) ln ([RED]/[OX])

E ＝电极电位

E⁰ ＝电极标准状态电位

R＝气体常数

T＝绝对温度

n＝是电子转移的数目

[RED]＝还原剂的浓度

[OX] ＝氧化剂的浓度

奈思特定律说明了，当参与反应的物种浓度变化时，电极电位就会随着改变，而在平衡状况时，电极电位即为零。

ORP电极是一种贵金属，它被用来进行化学电压的测量，而同时又不能参加化学反应过程，也就是说它要能接受化学冲击，ORP的参考电极和pH参考电极一样，是用Ag/AgCl比较系统，将铂针电极插入含饱和氯离子的溶液中，铂针表面与水面之间形成一个相界层，被称为“Helmholtze双电层”，此相界层相当于一个电容，其一端与铂针相连，另一端有如pH电极一样与参考电极相连。此电容会由于铂针和溶液之间的电化学电位差进行充电。而溶液的电位取决于对数浓度比Log（COX/CRED）和水中所有离子电位差的总和。

    在此同时铂也会被氧化，而且取决于氧化剂的浓度在其表面形成的铂氧化层。此氧化层一方面传导电子，也同阻碍ORP的测量过程。但是此氧化层同时也建立了一个氧化内存，当饱和氯离子含量降低时，会引起测量的延迟，若被测溶液越稀，这一延迟过程越长。此种效应也可以用前面所举的水桶连通管例子来作解释，当连通管的口径越小，则二个水桶的水位平衡过程越慢，反之则越快。同时电极表面的粗糙度也会带来上述的测量惯性，这是因为粗糙表面的坑凹也会有存储效应，从而使离子交换的过程变差，使得ORP的测量有较长的延迟，因此ORP电极的表面应尽量保持光滑和洁净。

    由于“Helmholtze双电层”的作用就像一个电容，因此在电位变化时就会有一个充电电流流过，一直到达电化学平衡为止。如果测量放大器对此复合层的电压不是采用零电流法进行测量，就不会达到电化学的平衡。此时，测量值便会不断漂移，并且在一定条件下，电极表面也可能发生化学变化。

ORP电极的使用与检查

1.ORP计在使用上校正如图七，直接调整截距即可，但需经常性以ORP650mv标准溶液检查电极是正常，以判断ORP电极或仪器的好坏，以免对ORP电极的质量或测试结果产生疑问。

2.ORP电极(铂或黄金)，其表面应该是光滑和洁净的，粗糙或受污染的表面会影响电极的测量，其正确清洗活化方式如下：

(1)对无机物污染：将电极浸入0.1mol/L 稀盐酸中30分钟，用纯水清洗，再浸入3.5mol /L氯化钾溶液中浸泡6小时后即可使用。

(2)对有机油污和油脂污染：可用洗涤剂清电极表面后，用纯水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后即可使用。

(3)电极表面污染严重形成氧化膜：可用牙膏对铂或金表面进行抛光，然后用纯水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后即可使用。

3.ORP电极的传导线是传导毫伏特电压（mv），讯号非常微弱，传导线应避免绕圈或靠近电场，以避免干扰产生。

ORP在游泳池的杀菌应用

在游泳池与按摩池的水质管理上，不正确的水质测试和化学药剂的使用会引严重的误判情形发生，1984年美国环境健康协会 (NEHA) James C. Brown与美国奥勒冈州波特兰市的防疫部门的Eric W.教授对30个公共按摩池作水质调查，分别测量其ORP值、总氯、自由余氯（次氯酸）、酸碱度、氰尿酸、生菌数与绿脓杆菌等，在其结果（表二）中明显可以看出：只测量水中的含氯量，并不足以保障水质的安全。其主要的影响因素是酸碱度太高、氯种类误判和氰尿酸的过量累积；所幸这种情形可藉由简单的ORP测试来避免，另由此调查结果来可以了解到：ORP值在超过650mV以上时，水中细菌数的含量是在可以接受的范围。

表二. 实际运行的公共按摩池水质测试结果(James C. Brown)

氧化还原电位居要（ORP）能被用来度量对游泳池与按摩水水中氯的消毒效果，这是因为水中的氯对细菌的杀菌效果受到氧化还原电位影响，所以ORP值是水质的可靠指标，如果游泳池与按摩池池水中的ORP值等于或高于650mv，则表示其中的含菌量是可以接受的，下表三为国际上对游泳池与按摩池的水质要求比较：

表三.　游泳池水质要求比较

注：中国于2019年修正酸碱度、自由余氯、结合氯、异氰酸、ORP值

在游泳池水质管理的行业里，虽然pH酸碱度计使用已经很普遍，而且很了解其操作与特性，相对于ORP而言，现场的使用者者却是有着模糊的概念。氧化还原电位（ORP）的应用通常以电镀废水中氰化物与铬金属的去除较多见，其使用的氧化剂包含氯、溴、臭氧、次氯酸钠（漂白水）与过氧化氢（双氧水）等，而二氧化硫、硫代硫酸钠与亚硫酸氢钠则是一般熟悉的还原剂；氧化剂加到水中会增加水的ORP值，同样的，还原剂加到水中会降低ORP值，两种物质的ORP特性是相反的，氧化剂或还原剂的浓度愈大，反应的速度也愈快；ORP的实际值是建立在氧化剂的浓度与化学活性上。下表四是一般氧化剂的化学氧化电位电位与氯的比较表。

表四. 氧化剂的氧化电位比较

上表中臭氧的化学活性是氯的1.5倍，因此，单一物质的氧化程度，要达到相同ORP值，臭氧的需要量要比氯少得多。在一般的看法里，水的ORP值是“中性”的，事实上，水中因为会溶氧的关系，大部分呈现出弱氧化性的现象，井水与地下水的ORP值通常会在200至 250 mV之间，也就是一般所谓的”ORP零点”;当在此水中加入氧化性物质的时候，水中的ORP值将上升超过250 mv。相反的，加入还原性物质后，ORP值会下降至200 mV以下。而自来水或净化过的水源大都有经过加氯的处理，也就是说，游泳池的水源基本上都含有氧化性物质，以致于其ORP几乎都在600 mv以上。

氯（Chlorine）是在化学行为上称作氧化剂（Oxidizer），在卫生科学上则为消毒杀菌剂（Sanitizer, Disinfectant），氯在水中会因为氧化作用提高水的ORP值，这意味着水中的氯含量多寡和水所呈现的ORP值有某些程度的比例关系，以下诸多严谨的科学实验数据中即可略窥一二。

酸碱度对ORP的影响

ORP值对于游泳水的消毒意义比氯含量的ppm数更具有代表意义，这是因为氯在水中的的次氯酸（HOCl）与次氯酸根（OCl）的平衡浓度会随着酸碱度不同而有变化；氯在加入水中后会分解成次氯酸HOCl(方程式a)，次氯酸根离子 OCl(方程式b)，而次氯酸杀菌能力远大于次氯酸根离子，杀死大肠杆菌(E．coli)的效率，次氯酸HOCl 大约是次氯酸根离子 OCl的80至l00倍，在一定氯的浓度下，氯物种(HOCl、 OCl ) 在水中的分布百分率，会因为酸碱度而有很大的差别，水的酸碱度愈低，次氯酸（HOCl）所占比率愈高，杀菌力愈强，反之则次氯酸根（OCl）所占比率愈高，杀菌力愈低。下图八至图十水中氯物种的百分率对酸碱度pH与ORP百分率图，可以说明氯物种随酸碱度pH变化的分布情形：

Cl + HO  HOCl + H + Cl………………(a)

HOCl  H + OCl       ……………………(b)

图十. 次氯酸（HOCl）与次氯酸根（OCl）对酸碱度pH变化的百分率图（Geo. Clifford White）

当水的酸碱度上升时，次氯酸（HOCl）会转换成次氯酸根（OCl），使得氯的氧化与杀菌力下降；因此，所谓的氯活性百分比即是对水中次氯酸（HOCl）所占百分率的称呼；图十二即说明酸碱度影响氯活性百分比的情形：

图十二. 次氯酸（HOCl）在不同酸碱度的有效活性

上图十二显示，水中氯的活性对pH非常敏感，前面提到，次氯酸HOCl与次氯酸根离子 OCl杀菌能力差异很大，所以决定某定量氯所能达到的杀菌程度，酸碱度pH控制是个主要的因素。以下举例说明如下：

例:

   1ppm的氯足以杀死酸碱度pH = 7的水中细菌，那如果水的酸碱度pH = 8.5时，需要多少剂量才能达到相同杀菌效果? 假设次氯酸HOCl杀菌效率比次氯酸根离子 OCl强100倍。

由图一氯物种对酸碱度 pH分布图中得知

    酸碱度pH = 7时，  Cl= 0

                     HOCl = 0.75

                     Ocl = 0.25

    已知总氯量是1 ppm，所以在水中氯物种的分配是:

                     HOCl = 0.75 ppm，

OCl = 0.25 ppm

已知相对杀菌效率:  HOCl = 100，OCl= 1

而杀菌效率 = 浓度x 相对杀菌效率

                    = 0.75 x 100 + 0.25 x 1

                    = 75单位

由图一.氯物种对酸碱度 pH分布图中得知

    酸碱度pH = 8.5时， Cl= 0

                     HOCl = 0.09

                     OCl = 0.91

         杀菌效率 =0.09 x 100 + 0.91 x 1

                 = 9.9单位

在酸碱度pH = 8.5时为达到pH = 7同样杀菌效率，需要

75/9.9 = 7.5倍于酸碱度pH = 7所用剂量，亦即7.5ppm的含氯量。

以上所作的说明是氯在酸碱度变化过程中的次氯酸（HOCl）与次氯酸根（OCl）消长关系，倘若在酸碱度变化的过程中记录ORP值的变化时，可发现ORP值与酸碱度也有类似的变化情形如图十，以下表五、表六和图十二则详细说明酸碱度对ORP的影响。

表五是以12.5% 的漂白水（次氯酸钠，NaOCl)在加入水中之后ORP值的变化情形；漂白水的的化学特性中，12.5%的含氯浓度下，漂白水因含有氢氧化钠的关系，其酸碱度pH值是12.5至13.0，属于碱性，它在加入水中时会导致水的酸碱度pH值上升，在表五中漂白水加入水中的初期，pH值迅速地上升(方程式c-d)，ORP也跟着上升，随着更多的漂白水加入水中之后，水中含氯浓度也增加，pH值也继续上升，但是ORP却开始下降；这种现象是由于水中酸碱度上升时，强氧化力的次氯酸（HOCl）转换成弱氧化力的次氯酸根（OCl），使得氯的氧化力下降的原因所致。

  NaOCl   Na + OCl        ………………(c)

  OCl  HOCl + OH     ………………(d)

表五. 不同次氯酸钠浓度在不同酸碱度时的ORP值

表六则是以1%的酸加入2%的漂白水（次氯酸钠，NaOCl)中的ORP值变化情形；12.5%的漂白水在稀释至2%之后，它的酸碱度pH值是11.0，当酸加入此一漂白水内之后，ORP值随即上升，酸加得愈多，水样中因为酸带入了水而稀释了含氯浓度，pH值也继续下降，但是ORP却一直上升；这种含氯量愈来愈低，但是ORP值却愈来愈高的现象是由于水中酸碱度下降时，弱氧化力的次氯酸根（OCl）转换成强氧化力的次氯酸（HOCl），使得氯氧化力上升的原因所致。

表六.2%次氯酸钠在不同酸碱度时的ORP值

下图十三则是表六的过程连续记录情形，次氯酸钠（漂白水) 液体内维持酸碱度的氢氧化钠被所加入硫酸所中和而含量慢慢的减少，使得酸碱度下降而ORP值上升。

图十三. 2%次氯酸钠中氢氧化钠含量下降

的ORP值记录情形(Sensorex Corp)

由上述情形显示，酸碱度影响氯的氧化电位的程度是很大的；因此，水中的氯、酸碱度和ORP值所呈现出图十四的三D变量图，在经过数据交叉比对后可由下图十五找出其对应值，例如氯0.4ppm在pH7.42时其ORP值与氯0.6ppm、pH7.75一样都是730mv。

由上述数据显示：酸碱度pH对氯的活性影响非常明显，也代表酸碱度pH对ORP值有绝对的影响力。因此，若要维持游泳池水质的安全条件，限制池水酸碱度pH的范围是绝对有必要性的。

氯物种对ORP的影响

在上述的理论说明下，正常干净的水中氯浓度测量时，并没有办法同时显示氯的氧化强度和杀菌程度；但是，氯的氧化强度（ORP值）测试时，却可以经由酸碱度在图十四得知氯的浓度。可是，实际上并非如此，游泳池的现场如果依据上述理论作氯、酸碱度与ORP值的验证时，常常会因为偏离图十四的范围太大，而放弃ORP值的测量参考。这是由于游泳池的水质环境中，会有有机污染物与氯制剂的持续添加所造成的结果，氯会因为不同的氯物种使得水中氯浓度、酸碱度与ORP值的对应条件偏离图十四的对应范围，氯的杀菌力也会因为上述物质的存在而大大的影响。

游泳池水中的自由余氯（Free Chlorine, FC）会与水中有机污染物（如汗水、尿液、唾液、鼻涕、人体的皮肤代谢物、排泄物、肛门口的残余物与儿童的呕吐物等）反应会形成成结合氯（Combaind Chlorine, CC）而统称总氯（Total Chlorine, TC），亦即所谓总氯等于自由余氯与结合氯之和如方程式e：

TC = FC + CC     ……………   (e)          

然而事实上，结合氯（Combined Chlorine）与次氯酸（HOCl）的杀菌强度差别很大，水中的结合氯杀死大肠菌所需要的时间比次氯酸（HOCl）要多出五佰倍（图十六）。也就是说，氯的检测方法能否区别结合氯与次氯酸是杀菌结果的重要因素。相对于ORP值的测量而言，氯的检测方法如果不能区别上述不同的氯物种，则偏离图十四范围的重要原因之一是来自于氯检测结果的混淆，这也是国际上（表三游泳池水质要求比较）大都在法令上明列以DPD来检测自由余氯（次氯酸），禁止使用OTO检测总氯的重要原因。

图十六. 次氯酸、次氯酸根与结合氯的杀菌比较

在目前普遍用来检测游泳池水中氯方法有下列：

a.OTO (ORTHOTOLIDINE)：二胺基二甲基联苯，与氯接触时会有黄色的呈色反应。OTO与DPD均是可以用来测试活性氯的存在，而活性氯则涵盖了自由余氯(Free Chlorine)与结合氯(Combinded Chlorine)，其中结合氯的活性则比自由有效余氯少了约六十至一百倍。

OTO黄色显示法是目前在国内游泳池中氯的测试使用得较多的一种方式。OTO法的好处是可以简单迅速测得较宽范围的氯值而不会被漂白，坏处是在有结合氯存在的情况下在，约五秒钟左右会呈色加乘反应，也就是说，在同时含有由有效余氯与结合氯的情况下，在加入OTO时，它首先是与自由有效余氯反应而呈黄色，接着在约五秒钟后与结合氯反应而加深原来的黄色深度，所以，有一些OTO的水质测试盒上会以五秒差的颜色变化，来计算自由有效余氯与结合氯的个别浓度，但是，这也造成了一个问题，那就是，当重度负荷或是突增负荷时，自由余氯全部反应成为结合余氯时，会有误判结合余氯即是自由余氯的情况发生。

以OTO黄色显示法来测量结合氯的程序举例如下:

1:两比色管分别取水样

2:加 OTO 到左边的水样中

3:开始计时/五分钟后

4:加OTO到右边的水样中

5:五秒钟后，同时读两个浓度值

PS:左边共计五分钟又五秒，右边计五秒

自由余氯＝右边五秒钟的浓度

结合氯＝左边五分钟又五秒的浓度-右边五秒钟的浓度

b.DPD (N,N-DIETHYL-P-PHENYLENEDIAMINE)：对-氨基二乙基苯胺，与活性氯接触时会有紫色的呈色反应。DPD法则是自由余氯与总氯是分别以不同药剂加入的情况下，比较不容易有误判的情形发生，测量出的结果显然较为精确，它的坏处是测量的浓度宽度较窄，也容易被氯所漂白，所以在超过3.0PPM时即不再适用。

以DPD紫色显示法来测量结合氯的程序举例如下:

1.氯DPD紫色液体比色程序

  A:比色盘取水样

  B:加 DPD #1 (酸碱条件)

  C:加 DPD #2 (有自由余氯则显紫色)读值(自由余氯)

  D:加 DPD #3 (有结合氯则紫色加深)比色读值(总氯)

自由余氯＝(C)

结合氯＝总氯(D)-自由余氯(C)

2.氯DPD紫色固体比色程序

A:取水样

B:加DPD 显色药剂(有自由余氯则显红色)比色读值(自由余氯)

C:加DPD #3(有结合氯则紫色加深)比色读值(总氯)

自由余氯＝(B)

结合氯＝总氯(C)-自由余氯(B)

3.氯DPD紫色变色测试程序

  A:取水样

  B:加DPD显色药剂(有自由余氯则显红色)

  C:加DPD 滴定剂至无色 (滴数X浓度＝自由余氯 ppm)

  D:再加DPD #3  (若有结合氯存在时，颜色会再变成红色)

  E:再加DPD 滴定剂至无色 (滴数X浓度＝结合氯 ppm)

自由余氯＝(C)

结合氯＝(E)

总氯＝自由余氯(C) + 结合氯(E)

虽然透过OTO对给合氯的显色时间差，可以区别自由余氯和总氯的差别，但是事实上，现场的水质检测环境诸如照度或检测工具的黄化等，还是很容易将总氯误判为自由余氯的情形发生；因此，采用DPD法当作氯的检测工具还是较安全的方法。

氰尿酸对ORP的影响

氰尿酸（Cyanuric Acid）是另一个影响水中ORP值的重要因素之一。由于氯制剂的发展快速，在价格与运输便利性的带动下，已逐渐成为游泳

池水加氯的重要来源之一，其中以三氯氰尿酸（Tri Chloro iso Cyanuric Acid, TCCA, Trichloro-s-triazinertrione）与二氯氰尿酸钠(Sodium Dichloro Cyanuriate, NaDCCA, Sodiumm Dichloro-s-triazintrione)为最具代表性，此类氯制剂的共同特性是含有大量的氰尿酸（Cyanuric Acid），由于氰尿酸是伴由加氯时进入水中；在特定条件下，氰尿酸会在水中持续累积而导致氯有弱化的现象产生，因此，如上表三（游泳池水质要求比较）所示，有很多国家对其在水中的浓度订有上限，即是为了防止氯弱化产生，维持氯的杀菌力。下图十八是显示游泳池池水在固定的氯含量情况下，氰尿酸的含量与杀死细菌所需时间的关系：同样的含氯量，氰尿酸的含量愈高，杀死大肠菌所需要的时间愈长，说明了氰尿酸会降低氯的杀菌活性的特性。而图十九则进一步的显示出，游泳池水中含氯量相同的情况下，氰尿酸的含量愈多，水中的ORP值会愈低的情形，说明了氰尿酸会降低ORP值的事实。

ORP在游泳池的杀菌

前面提到，氯的氧化力上升时，水中的ORP值也上升，代表氯的杀菌强度也上升。下图二十显示出ORP值愈高时，杀死水中大肠杆菌（E. coli）所需要的时间就愈短，说明了ORP与杀死细菌之间的关系。

图二十. ORP杀死细菌所需要的时间(JACQUES M. STEININGER)

因此，基于上述条件下，我们不能再以『氯的浓度』来证明氯的杀菌程度，而是要以『氯的强度』来作为氯的杀菌程度。在表二的调查结果也显示『氯的浓度』是不可靠的，相对于ORP值的『氯的强度』大于650mv以上时，杀菌效果显然可靠得多。

世界卫生组织(WORLD HEALTH ORGANIZATION, WHO)在水质消毒相关档中有“游泳池水中不管氯0.3ppm、酸碱度7.6或是氯0.4ppm、酸碱度7.8，只要ORP值在700 mv以上时，此一水质即可有效的杀死大肠杆菌”的说法，针对上表二的调查结果是最好的说明。

结论

在游泳池现场，水质化学的控制是一个相当繁杂的手续，我们不但耍维护池水的消毒卫生，更要保护泳客避免水中化学药剂的伤害和刺激，更进一步的要照顾到硬件设施腐蚀与结垢的水质平衡问题，而这其中牵涉到最频繁的两个化学名词即是氯和酸碱度，也是测试次数最多的，这二者事实上也是游泳池最重要的化学工作，ORP和pH控制器可以轻易的取代人工手动测试和药剂的添加；对休闲池而言，这可能不是主要的关键，但是，对公众或营业用游泳池而言，它是绝对有需要的，ORP是一种以电极方式有效监测氯杀菌的实用方法和利器，在游泳池使用ORP自动控制作为游泳池池水消毒杀菌的应用是再恰当不过了；在氯化学中，影响ORP的外在因素主要是池水的酸碱度、结合氯与氰尿酸，内在的影响因素则是电极的清洗和650mv校正，控制好这几项主耍影响因素，游泳池的水质维护管理即可轻易上手，对防疫部门而言也是最简单与最方便的防疫方法。

参考数据

1. Determinations of the oxidation-reduction potential in Black Sea water. Skopintsev, B. A.; Romenskaya, N. N.; Smirnov, E. V. Okeanologiya.

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12.SANTA BARBARA control systems

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