王艷敏

（福州福光水務(wù)科技有限公司，福建 福州 350001）

1 引言

2022年3月15日發(fā)布的GB5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標準》新增2-甲基異莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）為擴展指標，研究發(fā)現(xiàn)2-MIB和GSM在水生環(huán)境中的主要生產(chǎn)者是藍藻，在土壤中主要是放線菌。當(dāng)這些生物繁殖的時候，會在水中產(chǎn)生一種泥土發(fā)霉的氣味，這種味道很難通過傳統(tǒng)的水處理方法去除。然而痕量的2-MIB和GSM卻會影響到飲用水的感官特性及消費者的接受度，嚴控這兩種嗅味物質(zhì)成為水質(zhì)保障必不可少的環(huán)節(jié)。那么嚴格監(jiān)測這兩種嗅味物質(zhì)的源頭——藍藻也尤為重要?，F(xiàn)階段檢測葉綠素a和藍綠藻檢測方法較多，文章主要引入HydroLab HL7多參數(shù)水質(zhì)分析儀進行研究分析，通過對地表水葉綠素a和藍綠藻的同時檢測，衡量其綜合性能，發(fā)現(xiàn)此儀器能提高檢測分析速度，并可以保證快速檢測的準確性。

2 測量原理

哈希公司生產(chǎn)HydroLab HL7便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀，配置熒光法葉綠素a和藍綠藻探頭。色素在光譜中有吸收峰和發(fā)射峰，利用這一特性，在葉綠素a的光譜吸收峰發(fā)射波長460 nm的單色光照射到水中，樣本水體中的葉綠素a吸收光后，能夠釋放出波長為685 nm的光。發(fā)射的光強與水中葉綠素a的含量成正比，水中葉綠素a的含量可以通過測量釋放光的強度來測量的。藍綠藻的測量原理同葉綠素a類似，在淡水中測量藻藍素可以釋放波長為590 nm的橙光，樣本水體中的藍綠藻吸收該種光線后，能夠釋放出650 nm的紅色光線，通過檢查光線強度，即可間接推算出藻青素含量。圖1為HL7便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀葉綠素a探頭檢測原理。圖2為HL7便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀藍藻探頭檢測原理。

圖1 葉綠素a探頭檢測原理圖

圖2 藍藻探頭檢測原理圖

3 實驗儀器和檢測方法

3.1 實驗儀器部分

HL7便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀，淡水藍藻探頭，葉綠素探頭，防水手抄器，5 m水下電纜，交流電源適配器；哈希公司生產(chǎn)的DR6000紫外可見分光光度計；上海光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的顯微鏡8CA-V。

3.2 檢測方法部分

（1）現(xiàn)場同時檢測葉綠素a和藍綠藻。HL7現(xiàn)場檢測葉綠素a和藍綠藻，首先用毛刷和去離子水清洗傳感器。然后校準傳感器，校準方法是用羅丹明B作為標準物質(zhì)校準熒光探頭，羅丹明B和被測物質(zhì)具有同樣的熒光效果，且熒光與激發(fā)光光強成線性關(guān)系，可以用羅丹明B標準品配置成300.00 mg/L母液，然后稀釋成30.00 mg/L、3.00 mg/L、0.30 mg/L、0.03 mg/L、0.00 mg/L系列標準液進行熒光探頭校準，濃縮標準溶液必須裝在深色的玻璃瓶中保存于冰箱，防止分解。通過母液稀釋標準溶液必須在配制后的24 h內(nèi)使用。本試驗選取某水庫和某內(nèi)河的各五個檢測點進行現(xiàn)場檢測，把儀器放進水體中，使傳感器探頭距離水面0.5 m，在手操器上選擇測量葉綠素a和藍綠藻選項，傳感器預(yù)熱10 s后即可在手操器屏幕上顯示測量數(shù)值。

（2）分光光度法檢測葉綠素a。HL7檢測處采集水樣，采集的水樣統(tǒng)一存儲在棕色玻璃瓶中。水樣中加入碳酸鎂10.0 g/L懸濁液，用量控制在1 mL/L，以此減少酸化風(fēng)險，避免色素溶解。水樣放置于避光的冷藏水樣箱，溫度控制在0～4 ℃，存儲時間不要超過24 h。若情況特殊需要較長的存儲周期，則必須現(xiàn)場過濾，將抽濾完成的濾膜避光、冷凍存儲，本試驗參考HJ897-2017《水質(zhì)葉綠素a的測定分光光度法》，使用90.00%的丙酮溶液輔助提取0.5 L水樣中葉綠素a，并最終定容為10 mL。將定溶液放置在避光條件下，環(huán)境溫度控制在4 ℃，靜置2.0 h以上浸泡提取，適當(dāng)顛倒混勻。提取液在離心機上選擇3 500 rpm（轉(zhuǎn)/分）離心10 min，用針式過濾器過濾上清液得到葉綠素a的丙酮提取液，提取液轉(zhuǎn)移至10 mm比色皿中，用DR6000紫外可見分光光度計檢測。

紫外可見分光光度計測量提取液的吸光度，參比溶液選擇用90.0%丙酮溶液，測量點分別為750 nm、664 nm、647 nm以及630 nm，測定完成后用下式計算總的濃度情況：

V1 代表提取液定容后的體積，mL；

V為取樣體積，L。

（3）鏡檢計數(shù)法測藍綠藻。本試驗參考江蘇省出臺的地方標準DB 32/T 4005-2021《淡水浮游藻類監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的操作。采集的水樣1 L，加入10 mL魯哥氏液固定，水樣搖勻帶回實驗室。固定后的樣品取100 mL離心10 min，轉(zhuǎn)速設(shè)置為3 500 rpm（轉(zhuǎn)/分），吸取上清液定容至5 mL，取0.1 mL于計數(shù)框中，小心蓋上蓋玻片，置10×40倍顯微鏡下對各種藻類計數(shù)。

4 檢測結(jié)果討論

4.1 葉綠素a檢測結(jié)果

HL7現(xiàn)場測試某水庫A點、B點、C點、D點、E點和某內(nèi)河A點、B點、C點、D點、E點葉綠素a 與實驗室光度計法做比較，兩種方法檢測結(jié)果情況見表1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場HL7和實驗室光度計法測得的葉綠素a濃度一致性良好，水庫五個檢測點的標準偏差范圍在1.78%～4.95%，內(nèi)河五個檢測點的標準偏差范圍在1.29%～3.98%。HL7測得葉綠素a濃度大多略大于光度計法，這可能是由于HL7測定法直接在水源地開展檢測，操作過程對樣本的影響較小，而分光光度計法操作環(huán)節(jié)需要反復(fù)轉(zhuǎn)移樣本，提取出來的葉綠素a黏性較大，且對光、酸等的敏感性較強，控制不當(dāng)很容易造成誤差。且樣本制備處理環(huán)節(jié)，濾膜需要進行研磨粉碎的，研磨環(huán)節(jié)產(chǎn)生的熱量同樣可能影響葉綠素a穩(wěn)定性，加劇物質(zhì)損耗。

表1 水樣葉綠素a檢測結(jié)果對比

4.2 藍綠藻檢測結(jié)果

兩種方法測定水庫和內(nèi)河各五個點位的藍綠藻情況見表2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場HL7和實驗室計數(shù)法測得藍綠藻一致性不太好，水庫五個檢測點的標準偏差范圍是8.93%～31.29%，內(nèi)河五個檢測點的標準偏差范圍是1.00%～28.60%。這可能是由于藻類分布不均勻引起的，熒光探頭的尺寸很小，光源和檢測窗口的尺寸都只有幾個毫米，能夠檢測到的水體只有探頭前面附近的水體，因此探頭所測得的實際上是相應(yīng)物質(zhì)在探頭所在位置的點濃度，而這一點濃度也是隨著水流而不斷變化的。由于探頭檢測尺寸很小，隨著水體流動或者其他生物體運動會給探頭附近帶來的氣泡、雜質(zhì)等都會對探頭的測量產(chǎn)生影響。因此，在使用時要根據(jù)探頭的這一測量特點，采用多點測量，同一點多次測量的方式，盡量減小由于外界因素（如水流、氣泡、懸浮物等）給探頭帶來的影響，在多次測量的結(jié)果中去掉壞點，再做平均處理，即可得到比較準確的數(shù)據(jù)。

表2 水樣藍綠藻檢測結(jié)果對比

5 熒光法測量葉綠素a和藍綠藻的前景

現(xiàn)行國標推薦的分光光度法測量葉綠素a中，推薦使用丙酮溶液作為提取物質(zhì)，但該種物質(zhì)的揮發(fā)性較強，且存在毒害人體神經(jīng)的風(fēng)險，整體的安全性、環(huán)保性難以保障。在實驗室方法中，要把水樣中的葉綠素全部萃取出來分析，這樣得到的實際上是樣本中葉綠素a的平均濃度，還是不能得到水體中真實的葉綠素a濃度。依據(jù)鏡檢計數(shù)法鑒定優(yōu)勢藻類種屬，直觀性、可操作性較強，能為藻密度、種類的判別提供依據(jù)，檢測結(jié)果準確度較高，但操作步驟較為繁瑣，需要對水樣進行固定、離心、鏡檢、計數(shù)等步驟，試驗耗時長難以為藻類變化提供預(yù)警。

HL7便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀配置RS485通訊模塊就可以有效地對源水水質(zhì)進行在線監(jiān)測預(yù)警，該儀器可設(shè)置每秒一個讀數(shù)，使監(jiān)測人員對于水中的藻類生長情況一目了然，根據(jù)葉綠素a和藍綠藻濃度的變化趨勢對可能出現(xiàn)的水華做出預(yù)警，采取有效措施消除隱患。HL7最多可以同時檢測9個參數(shù)，這樣就可以實現(xiàn)溫度、深度、pH、ORP、電導(dǎo)率（鹽度、總?cè)芙夤腆w、電阻）、渾濁度、溶解氧、硝酸鹽、氨離子、氯離子、葉綠素a、藍綠藻的自由組合同時檢測，有利于進行水質(zhì)綜合的監(jiān)測，研究水體中葉綠素a和藍藻形成原因和變化趨勢。GB 5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標準》新增了2-MIB和GSM為擴展指標，藻類暴發(fā)往往導(dǎo)致2-MIB和GSM等物質(zhì)的產(chǎn)生，且這兩項指標嗅閾值較低，當(dāng)水體中濃度超過嗅閾值（10 ng/L）時可導(dǎo)致飲用水產(chǎn)生令人極為敏感的臭味，影響水體感官。目前2-MIB和GSM的檢測方法是固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測，樣品前處理過程較繁瑣且對操作人員業(yè)務(wù)水平依賴程度高，難以滿足水源應(yīng)急管理要求。而HL7能快速地檢測其源頭指標從而起到及時預(yù)警作用。目前利用熒光法探頭進行藻類色素的檢測還是一種較新的方法，主要用來測量水中的葉綠素、淡水藍藻中的藻藍蛋白和海水藻紅蛋白等少數(shù)幾種色素，隨著熒光技術(shù)的不斷成熟，更多可測量的色素也會逐漸引入。此外對于熒光法用于現(xiàn)場測量的穩(wěn)定性以及影響因素，如濁度等，也可以通過技術(shù)手段不斷完善，如在探頭中增加濁度補償，改善熒光光源和檢測器的靈敏度以得到更好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

6 結(jié)論

HL7便攜式水質(zhì)分析儀綜合性能優(yōu)良，應(yīng)用于水質(zhì)參數(shù)葉綠素a檢測時，可以明顯提升檢測效率，避免頻繁轉(zhuǎn)移樣本造成的精度受損問題，減少樣本制備環(huán)節(jié)光照、溫度等因素帶來的不利影響，可靠度、便捷性優(yōu)勢較為明顯。熒光法探頭測量葉綠素a和藍綠藻對比實驗室分析方法而言，具有速度快、操作簡單等特點，尤其適合現(xiàn)場檢測和長期水體在線測量，以反映水中葉綠素和藍藻的變化趨勢。