孔 蓉

（江西省鷹潭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江西 鷹潭 335000）

0 引言

快速檢測(cè)設(shè)備的使用，增加了水質(zhì)檢測(cè)的工作能力。衛(wèi)生監(jiān)督組織檢測(cè)設(shè)備的引入量不少于50%，主要用于現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢查。然而，在實(shí)踐中，尚存在諸多技術(shù)問(wèn)題：一是快速檢測(cè)設(shè)施的組成，是以光電比色檢測(cè)思想為基礎(chǔ)，在實(shí)踐檢測(cè)期間，可進(jìn)行檢測(cè)項(xiàng)目不多。二是多數(shù)儀器研發(fā)組織生產(chǎn)出的快速檢測(cè)設(shè)備，在檢測(cè)中需選用試劑盒方可進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，但試劑盒成本較高，無(wú)法全面推行[1]。

1 水質(zhì)檢測(cè)方法

1.1 滴定法

建立通用的滴定測(cè)試方法，以生活飲用水為檢測(cè)主體，測(cè)定水質(zhì)中的各項(xiàng)指標(biāo)，具體包括硬度、氯化物等。滴定法的檢測(cè)原理：利用未知樣品進(jìn)行滴定檢測(cè)，以滴定液的消耗量r 與標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)溶液a）r 的比值，來(lái)判斷未知樣品情況。滴定法測(cè)定水質(zhì)的試劑，如表1 所示。

表1 滴定法測(cè)定水質(zhì)的試劑及使用量

滴定法檢測(cè)使用的設(shè)備較多，包括：攪拌器、稱量天平（0.001 g）、滴灌、離心管等。滴定法檢測(cè)流程如下：1）在離心管中加水，放入燒杯；2）稱取緩沖溶液200 μL，稱取指示劑質(zhì)量為0.2 g，將稱取物放置于攪拌器中。在天平上放置燒杯，給予歸零處理。3）在磁力攪拌器中放置燒杯，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速參數(shù)為800 r/min，使用滴定劑添加在滴管內(nèi)，在溶液有突躍現(xiàn)象時(shí)，停止滴液。此時(shí)，天平給出的稱量參數(shù)，記為m1。利用標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液a）替換水樣，采取相同的水質(zhì)測(cè)定方法，獲取天平讀數(shù)，記為m2；4）計(jì)算樣品的被測(cè)指標(biāo)含有量，算法如式（1）：

式中：p 表示水樣被測(cè)指標(biāo)的混有量，mg/L；m1表示滴定法獲取的水樣質(zhì)量，g；m2表示滴定法獲取的標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)液體（標(biāo)液a）質(zhì)量，g；c 表示標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)液體中被測(cè)指標(biāo)的質(zhì)量濃度，mg/L。

1.2 分光光度法

使用分光光度法進(jìn)行水質(zhì)測(cè)定時(shí)，主要檢測(cè)生活飲水含有的六價(jià)鉻、氨氮等成分。檢測(cè)原理：參照國(guó)際比色檢測(cè)思想，按比例調(diào)整取樣質(zhì)量、緩沖試劑加入量、顯色液容量等，綜合獲取檢測(cè)結(jié)果。分光光度法檢測(cè)使用的設(shè)備便捷式檢測(cè)計(jì)，產(chǎn)自美國(guó)，設(shè)備型號(hào)為DR1900 型；多規(guī)格的離心管、移液器。分光光度法用于水質(zhì)測(cè)定工作中的試劑，如表2 所示。

表2 分光光度法測(cè)定水質(zhì)的試劑及用量

分光光度法用于水質(zhì)檢測(cè)的流程：1）在n 個(gè)5 mL容量的離心管內(nèi)，分別添加0.5 mL 純水。n 個(gè)15 mL離心管內(nèi)，添加的純水量為9.80 mL；2）在5 mL 離心管內(nèi)，添加0.5 mL 標(biāo)液，進(jìn)行混合，稀釋標(biāo)液。再重復(fù)此操作5 次，獲取6 倍稀釋的標(biāo)液；3）6 倍稀釋液，各取200 μL，分別添加在n 個(gè)15 mL 離心管中，獲取50 倍稀釋液；4）稀釋完成，在50 倍稀釋液中添加水樣，質(zhì)量取10 mL；5）在水樣、標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別添加2 種顯色劑，添加量為200 μL；6）參照波長(zhǎng)數(shù)值，以純水為檢測(cè)對(duì)照物。使用比色皿測(cè)定標(biāo)液、水樣的吸光度參數(shù)[2]。

1.3 電耦法

由于滴定法檢測(cè)時(shí)，測(cè)定的水質(zhì)成分類型較多，引入電耦法，增加檢測(cè)項(xiàng)目，使用混合型標(biāo)液，以此增強(qiáng)水質(zhì)檢測(cè)的全面性。檢測(cè)體系優(yōu)化后的電耦法，能夠測(cè)定水中34 種成分，檢測(cè)能力具有綜合性特點(diǎn)。電耦法檢測(cè)使用的設(shè)備：純水設(shè)備、渦旋振蕩處理機(jī)、電耦質(zhì)譜儀。此檢測(cè)方法使用的標(biāo)液：采取多元素混合形式，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，以氯化氫為介質(zhì)，添加了鋇、鉍等多種元素。標(biāo)液配制方法如下。1）取各類單元溶液（汞、稀土等），逐一進(jìn)行稀釋處理，獲取的混合液質(zhì)量濃度為100 μg/L，含有汞元素為10 μg/L，添加的稀土元素是汞元素的20%。2）使用移液器獲取混合液，吸取4mL，裝入離心管內(nèi)。離心管中添加了硝酸氫4 mL，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。離心管內(nèi)進(jìn)行溶液稀釋處理，獲取多級(jí)稀釋溶液。配制的混合液，如表3 所示。

表3 混合液質(zhì)量濃度 單位：μg/L

水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)，共選擇兩種介質(zhì)：一是硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)取2%；二是鹽酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)取0.5%。質(zhì)譜調(diào)諧液共有多種類型，具體包括鋇、鉍、鈷等，均配成1.0 μg/L。鎂元素的檢測(cè)反饋值高于10 萬(wàn)，銦元素的檢測(cè)反饋值高于25 萬(wàn)，鈾元素的檢測(cè)反饋值高于3 萬(wàn)。進(jìn)行多次調(diào)試，選出最佳的質(zhì)譜條件，如表4 所示。

表4 “電耦法”檢測(cè)的最優(yōu)條件

1.4 組合檢測(cè)法

組合檢測(cè)法使用的設(shè)備：氣相質(zhì)譜聯(lián)合檢測(cè)設(shè)備，吹掃處理設(shè)備、純水器等。標(biāo)準(zhǔn)溶液：選擇含有揮發(fā)性有機(jī)物成分的混合液[3]。其他液體：甲醇、超純水。標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法：使用混合液進(jìn)行稀釋處理，稀釋的液體質(zhì)量濃度為20.0 μg/mL。使用移液器獲取混合液，將其裝置在甲醇中，混合搖勻。處理后，取得的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為10 μg/mL。進(jìn)行多級(jí)稀釋后，添加在量瓶中，獲取0～40 μg/L 之間多個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)溶液。組合法的檢測(cè)條件，如表5 所示。

表5 “組合法”的檢測(cè)條件

表5 中的色譜柱溫度改變過(guò)程：初始溫度保持2 min；初次升溫速度為6 ℃/min，將溫度升至100 ℃；第二次升溫處理，升溫速度為30 ℃/min，溫度升至170 ℃；第三次升溫調(diào)整，升溫速度為40 ℃/min，升溫至240 ℃后，保持此溫度2 min；第四次升溫，升溫至250 ℃，不再升溫，保持此溫度3 min。

2 優(yōu)化水質(zhì)檢測(cè)方法的路徑

2.1 滴定法優(yōu)化

使用滴定法檢測(cè)，測(cè)定水質(zhì)的各類指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況的偏差量介于0.07～9.8 mg/L。在優(yōu)化滴定法時(shí)，需加強(qiáng)偏差量控制，增加檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況的貼合性。制定更精密的檢測(cè)方案：采取多濃度級(jí)別的水質(zhì)檢測(cè)方案，設(shè)計(jì)成“低級(jí)”、“中級(jí)”、“高級(jí)”三個(gè)類型，分別進(jìn)行水樣測(cè)定；每個(gè)類型的水樣，選擇6 個(gè)樣品進(jìn)行平行測(cè)定，獲取各組檢測(cè)結(jié)果的平均值，增加檢測(cè)結(jié)果的精確性[4]。方法調(diào)整后，重新進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)溶液情況的偏差量明顯減小。其中，總硬度“低級(jí)”區(qū)的水質(zhì)測(cè)定平均值p 約為178 mg/L，與實(shí)際參數(shù)q 為177.6 mg/L，偏差值Δ=0.48 mg/L；總硬度“中級(jí)”區(qū)p 值為352 mg/L，q 值為351 mg/L，Δ 為1 mg/L；總硬度“高級(jí)”區(qū)的p 值為900 mg/L，q 值為898.2 mg/L，Δ 為1.8 mg/L。氯化物的低級(jí)至高級(jí)三個(gè)分區(qū)檢測(cè)結(jié)果，偏差量介于0.4～1.2 mg/L?？倝A度的檢測(cè)結(jié)果，偏差值處于1.2～2.3 mg/L。耗氧量的測(cè)定結(jié)果，偏差量大于0.75 mg/L、且不超過(guò)3.1 mg/L。由此發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)水質(zhì)濃度分級(jí)、增加平行檢測(cè)次數(shù)的優(yōu)化處理后，滴定法水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況的偏差量明顯減小，從初期偏差量最大值9.8 mg/L 降至3.1 mg/L，明顯提高了滴定法水質(zhì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，使檢測(cè)結(jié)果更符合實(shí)際情況。

2.2 分光光度法優(yōu)化

分光光度法進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)時(shí)，顯色時(shí)間t 設(shè)計(jì)不合理，測(cè)定硼含量時(shí)，設(shè)定的t 值為90 min。在進(jìn)行方法優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)多級(jí)t，具體t 值優(yōu)化結(jié)果為：t1=0，t2=15，t3=30，t4=45，t5=60，t6=75，t7=90，單位為min。以15 min 為間隔，0～90 ℃設(shè)計(jì)7 個(gè)顯色時(shí)間，綜合判斷吸光度的變化。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：檢測(cè)至t5=60 時(shí)，吸光度參數(shù)不再發(fā)生變化。由此說(shuō)明，分光光度法進(jìn)行水質(zhì)中“硼”成分檢測(cè)時(shí)，需縮短顯色時(shí)間，將時(shí)間更改為60 min，以此提高檢測(cè)速度。

2.3 電耦法優(yōu)化

檢測(cè)時(shí)，引入了34 種元素，檢測(cè)過(guò)程可能存在相互干擾問(wèn)題。在檢測(cè)方法優(yōu)化時(shí)，將34 種元素精簡(jiǎn)為4 種。精簡(jiǎn)確定的元素為銦、鍺、銠、鉍。元素精簡(jiǎn)處理后，有效消除了各元素之間的相互干擾關(guān)系，增加檢測(cè)速度，獲取更精確的檢測(cè)結(jié)果[5]。其中，測(cè)定時(shí)間縮短了30%，檢測(cè)準(zhǔn)確性提高了35%。

2.4 組合法優(yōu)化

此方法初期選用的色譜柱類型為“DB-5MS”，此設(shè)備在水質(zhì)檢測(cè)中，無(wú)法快速給出“四氯化碳”、“三溴甲烷”的混合量。為此，在方法優(yōu)化時(shí)，將色譜柱類型變更為“EPA 524.3”，以此有效獲取“揮發(fā)性有機(jī)物”的含量，提高了組合法水質(zhì)檢測(cè)的綜合能效。實(shí)際檢測(cè)時(shí)，優(yōu)化選擇的色譜柱，能夠在4 min 內(nèi)有效分解水中的化合物，獲取檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)效率較高。

3 結(jié)語(yǔ)

本文參照“滴定”、“分光光度”各類方法的水質(zhì)檢測(cè)流程，從分級(jí)檢測(cè)、調(diào)整顯色時(shí)間、精簡(jiǎn)添加元素、更換色譜柱四個(gè)方面，進(jìn)行方法優(yōu)化。優(yōu)化效果較為明顯，更為符合水質(zhì)檢測(cè)的精確性、快速性各項(xiàng)要求。