邢書才，楊永，岳亞萍

(環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所 國家環(huán)境保護(hù)污染物計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)樣品研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

《水質(zhì) 肼的測定 對二甲氨基苯甲醛分光光度法》(HJ 674—2013)[1]，是現(xiàn)行實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)該方法在測定下限、測定范圍，校準(zhǔn)曲線的設(shè)置，被測樣品取樣方式的科學(xué)性等方面存在問題，影響應(yīng)用測定的質(zhì)量。以往相關(guān)測定實(shí)驗(yàn)研究，主要為分析方法的應(yīng)用和不確定度評定等方面[2-8]，少有涉及測定方法及其問題改進(jìn)性研究方面的報(bào)道。針對水中水合肼測定分光光度法中存在的問題，本工作按照光譜分析的技術(shù)要求，對校準(zhǔn)曲線進(jìn)行優(yōu)化性配置，拓寬了測定范圍，在實(shí)驗(yàn)取樣方式等方面改良，對顯色條件重新研究和選擇，糾正了有悖計(jì)量規(guī)則的取樣方式，提升了技術(shù)指標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

鹽酸(ρ=1.19 g/mL)、乙醇、對二甲氨基苯甲醛、硫酸肼均為分析純。

Cary 300 UV-Vis型分光光度計(jì)；MS204TS型電子天平。

1.2 溶液配制

分別配制0.12，0.6 mol/L的鹽酸溶液。

1.2.1 對二甲氨基苯甲醛溶液(18.2 g/L) 取4.0 g對二甲氨基苯甲醛溶于200 mL乙醇中，加入濃鹽酸20 mL后混勻。

1.2.2 肼標(biāo)準(zhǔn)貯備液(以肼計(jì)100 mg/L) 稱取0.203 0 g硫酸肼于小燒杯，用5 mL濃鹽酸溶解后移入500 mL容量瓶，以純水定至標(biāo)線混勻。

1.2.3 肼標(biāo)準(zhǔn)使用液 以肼標(biāo)準(zhǔn)貯備液逐步稀釋配成1.00，0.20 mg/L。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1.1 制備校準(zhǔn)曲線 取5支50 mL具塞比色管，分別加入肼標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.00 mg/L)0，0.50，1.00，1.50，2.00，3.00 mL，用0.12 mol/L的鹽酸定至50 mL，準(zhǔn)確加入對二甲氨基苯甲醛溶液10.0 mL后混勻，放置20 min后用50 mm 比色皿，以水為參比，在458 nm 波長處測量吸光度，繪制校準(zhǔn)曲線。

1.3.1.2 樣品測定 在50 mL干燥的比色管中滴加水樣至50 mL標(biāo)線。準(zhǔn)確加入對二甲氨基苯甲醛溶液10.0 mL后混勻，放置20 min后用50 mm比色皿，以水為參比，在458 nm 波長處測量吸光度。

1.3.2 改進(jìn)后的測定方法

1.3.2.1 制備校準(zhǔn)曲線 分別加入濃度為0.20 mg/L的肼標(biāo)準(zhǔn)使用液0，0.25，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00，7.00 mL于10 mL比色管中，加水至約7 mL，0.6 mol/L HCl各加0.50 mL，對二甲氨基苯甲醛溶液1.50 mL，加水至10 mL刻度，搖勻。20 min 后于波長458 nm 處，以水作參比，用3 cm比色皿，測定吸光度，繪制校準(zhǔn)曲線。

1.3.2.2 樣品測定 吸取5.00 mL待測水樣于10 mL(含肼不超過 1.4 μg)具塞比色管中，檢查水樣pH值，如水樣不呈中性需用稀鹽酸或氫氧化鈉溶液，將水樣調(diào)到7左右，0.6 mol/L的鹽酸各加0.50 mL，加入1.50 mL對二甲氨基苯甲醛溶液，加水稀釋至10 mL標(biāo)線，混勻，20 min 后用3 cm光程的比色皿于458 nm波長處測定吸光度，從校準(zhǔn)曲線查出肼含量。

1.3.2.3 空白實(shí)驗(yàn) 取5 mL去離子水代替水樣，按水樣相同的步驟進(jìn)行空白測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 校準(zhǔn)曲線質(zhì)量及測定范圍的比對和改進(jìn)

分別按照1.3.1.1和1.3.2.1節(jié)的方法進(jìn)行測定，圖1和圖 2為改進(jìn)前后的校準(zhǔn)曲線。

圖1 原方法校準(zhǔn)曲線Fig.1 The calibration curve of quondam determination method

圖2 改進(jìn)后方法的校準(zhǔn)曲線Fig.2 The calibration curve of improved determination method

由圖1所繪(原分析方法)校準(zhǔn)曲線分析，根據(jù)圖中標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出方法的測定范圍為0.008 3～0.050 mg/L；測定下限為0.008 3 mg/L。依照《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 168—2010)的技術(shù)要求[9]，經(jīng)計(jì)算，實(shí)際檢出限應(yīng)為0.001 1 mg/L，實(shí)際測定下限為0.004 5 mg/L，原方法中設(shè)定的測定下限0.008 3 mg/L距離實(shí)際測定下限較遠(yuǎn)，相差近1倍左右，不利于低濃度樣品的檢測。再分析測定上限0.05 mg/L濃度點(diǎn)，由圖1可知，0.05 mg/L濃度點(diǎn)時(shí)吸光值為0.481，減去試劑空白0.038后，有效吸光值只有0.44；按方法學(xué)的相關(guān)要求，分光光度法吸光值測定上限達(dá)到0.7左右[10]較為適宜。從圖1反映出原測定方法的測定范圍過于狹窄，使分析測定受到限制。

從表2可以看出，艷紫根長極顯著高于其他品種，其次為玫瑰紅，第三為莫迪，黃石最短；黃石和莫迪根粗最粗，顯著高于其他品種，玫瑰紅根粗最低，顯著低于其他品種；根形大多為圓錐。

對圖2進(jìn)行分析，經(jīng)改進(jìn)后的方法，測定范圍為0.004 7～0.14 mg/L。經(jīng)計(jì)算，方法檢出限為0.001 2 mg/L，測定下限為0.004 7 mg/L，曲線的回歸系數(shù)R2=0.999 8，與原測定方法相比，精密度具有一致性的良好，線性質(zhì)量高，方法的測定范圍比原測定方法擴(kuò)寬了近 2 倍。

按照光譜分析的一般要求，測定上限吸光值一般不超過0.7左右，被檢定樣品的吸光值為0.4左右視為理想狀態(tài)[11]。由圖2可知，以 50 mm 比色皿所測得的校準(zhǔn)曲線，雖線性良好，但測定上限幾個(gè)濃度點(diǎn)的吸光值都超過了1.0以上。因此，選用30 mm比色皿進(jìn)行測定，試劑空白已降至0.022，以水為參比，測定范圍為0.007 9～0.14 mg/L(圖3)。

圖3 改進(jìn)后的校準(zhǔn)曲線Fig.3 The calibration curve of improved determination method

2.2 校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置

以標(biāo)準(zhǔn)曲線方式進(jìn)行測定時(shí)，其校準(zhǔn)曲線中的標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)的設(shè)置是有特定要求的，應(yīng)當(dāng)是中間稀疏、兩端密集。對圖 1 進(jìn)行分析可以清楚地看出校準(zhǔn)曲線為等梯度設(shè)置，而在校準(zhǔn)曲線的兩端密集設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)。由改良后的圖 3 校準(zhǔn)曲線可知，低濃度點(diǎn)設(shè)定在測定下限附近，在展寬測定范圍的同時(shí)有利于低濃度樣品的測定；標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)在校準(zhǔn)曲線兩端的密集設(shè)置，可有效保證提高曲線的精密度質(zhì)量，有利于提高分析測試的質(zhì)量[12-13]。

2.3 顯色體系的酸度

顯色體系的酸度對顯色基團(tuán)的顏色反應(yīng)有直接影響，原測定方法中顯色反應(yīng)的酸度為0.12 mol/L的鹽酸，本研究對加入鹽酸的量進(jìn)行了條件實(shí)驗(yàn)，在10 mL 比色管中，加入含0.40 μg肼的肼標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入0.6 mol/L的鹽酸0.25，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00 mL，各加入對二甲氨基苯甲醛溶液1.5 mL，加水至10 mL刻度，搖勻。20 min后于波長458 nm處，以水作參比，用3 cm比色皿，測定吸光度，測定結(jié)果見圖4。

由圖4可知，0.25 mL和1.00 mL時(shí)，吸光值大且基本不變，隨著酸度增大，吸光值逐漸降低，以此選擇10 mL體積中加入0.6 mol/L 的鹽酸0.50 mL，以此作為顯色反應(yīng)的酸度。

圖4 鹽酸加入量對吸光度的影響Fig.4 The effect on the absorbance by adding amount of muriatic acid

2.4 顯色劑用量的選擇

取含 0.40 μg肼的肼標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL比色管中，按1.3.2.2節(jié)實(shí)驗(yàn)方法，其他條件不變，只改變顯色劑用量，用30 mm比色皿，以水為參比，吸光度測定結(jié)果見圖5。

圖5 顯色劑用量對吸光值的影響Fig.5 The effect on the absorbance by adding amount of chromogenic reagent1.試劑空白對水；2.顯色絡(luò)合物對水

由圖5中的測定結(jié)果可知，吸光值大的區(qū)域是在加入顯色劑1.0～2.5 mL區(qū)間，選擇加入顯色劑(18.2 g/L的對二甲氨基苯甲醛溶液)1.5 mL作為體系顯色劑的加入量。

2.5 樣品測定取樣量的問題與改進(jìn)

在原分析方法中，被測樣品的量取主要存在兩方面的問題。一是制備校準(zhǔn)曲線中標(biāo)準(zhǔn)溶液的量取方式和精度，與被測樣品的量取方式和精度不一致。標(biāo)準(zhǔn)溶液的量取是用移液管移取，量取液體的精度可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)第2位；而被測樣品的量取是把被測水樣向50 mL比色管中轉(zhuǎn)移，滴加至50 mL標(biāo)線，不用移液管量取。所帶來的問題，首先比色管是反應(yīng)器皿，不是量具，50 mL比色管的刻度標(biāo)線，其體積精度無法與50 mL移液管相比，體積精度相去甚遠(yuǎn)，無法保證量取樣品的準(zhǔn)確性，進(jìn)而使分析測試的質(zhì)量受到影響。

二是在樣品的取液量上存在問題，直接取樣50 mL。這種取樣方式的不妥之處，在于沒有考慮到樣品的濃度問題，分析方法有其自身的測定范圍，應(yīng)在被測成分不高于測定上限的前提下，濃度高的樣品，取樣量宜小；濃度低的樣品，取樣量要大(絕對含量不超過3 μg)，取樣量的大小，若能使取樣量含有的被測成分達(dá)到校準(zhǔn)曲線的中部左右，則更加有利于樣品的準(zhǔn)確測定，是相對理想的一種測定狀態(tài)。原分析方法中采用一律取樣50 mL的方式，不符合定量分析的基本原則，是不妥當(dāng)?shù)娜犹幚矸绞健?/p>

基于上述兩方面的問題，將原分析方法中樣品的取樣方式改為用移液管移取，同時(shí)，為了減少實(shí)驗(yàn)室污染[11]，提倡微量法實(shí)驗(yàn)，將50 mL的比色管改為10 mL，將測定體系的溶液體積由60 mL改為10 mL，實(shí)驗(yàn)分析產(chǎn)生的廢液量較改進(jìn)前減少了80%以上。

2.6 精密度和準(zhǔn)確度測定

制備高、中、低3個(gè)濃度的樣品，進(jìn)行精密度檢查。3個(gè)樣品的濃度分別為0.12，0.07，0.014 mg/L[9]。按1.3.2節(jié)改進(jìn)后的測定方法進(jìn)行測定，檢驗(yàn)方法的精密度。用水合肼標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行方法的準(zhǔn)確度檢驗(yàn)(n=6)，并同原測定方法比對分析。檢驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

表1 精密度測定結(jié)果Table 1 The determination result of precision

表2 準(zhǔn)確度測定結(jié)果Table 2 The determination result of accuracy

對表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，高、中、低3個(gè)濃度的樣品，測定值與配制值一致性良好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤3.0%，表明方法的精密度符合要求。對表2數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用原方法和改進(jìn)方法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行t檢驗(yàn)，t檢驗(yàn)結(jié)果分別為2.20和1.65，小于查表值(t(0.05，5)=2.45)，說明測定結(jié)果準(zhǔn)確。用原方法和改進(jìn)方法的測定結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn)，t實(shí)驗(yàn)=1.90，小于查表值(t(0.05，10)=2.23)，表明測定結(jié)果有一致性。其中改進(jìn)方法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的吻合度更高，相對偏差更小。

3 結(jié)論

分析方法是儀器分析中得到準(zhǔn)確測定結(jié)果的基礎(chǔ)，分析方法科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，保證分析數(shù)據(jù)的正確可靠，是對分析方法的基本要求。本工作對《水質(zhì) 肼的測定 對二甲氨基苯甲醛分光光度法》(HJ 674—2013)的測定條件進(jìn)行了優(yōu)化研究。通過實(shí)際測定數(shù)據(jù)，對方法的檢出限、測定下限和測定范圍，校準(zhǔn)曲線制備，被測樣品取樣量的科學(xué)性等方面進(jìn)行論證分析，在優(yōu)化測定條件的基礎(chǔ)上，對測定顯色的酸度條件進(jìn)行選擇；重新選擇了靈敏度高的酸度條件；確認(rèn)了顯色劑的適宜用量。實(shí)驗(yàn)方法的微量化，使得實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液只有原方法的 20%，符合綠色分析方法的要求。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方法，不僅降低了測定下限，擴(kuò)寬了測定范圍；方法簡便易于操作，適于不同水體中樣品的分析測定。