李 亞，李會(huì)蘭，朱吉東，陸文靈**，譚彥飛

(1.云南省生態(tài)環(huán)境廳駐文山州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 文山 663000；2.昆明市石林分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 昆明 652200)

鉻主要以金屬鉻、三價(jià)鉻和六價(jià)鉻3種形式存在，六價(jià)鉻具有強(qiáng)氧化性，易被人體吸收，并蓄積在體內(nèi)，對(duì)人體健康造成巨大的危害[1]。美國(guó)環(huán)保署將其確定為高度危險(xiǎn)毒性物質(zhì)之一，我國(guó)也將其納入地表水和地下水常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。環(huán)境中鉻污染主要來(lái)自于皮革鞣制、電鍍、冶煉、印染等排放的工業(yè)廢水和廢氣[2]。世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究署已經(jīng)將六價(jià)鉻列為第一類致癌物質(zhì)[3]，因此，對(duì)水中六價(jià)鉻進(jìn)行檢測(cè)具有十分重要的意義。目前，六價(jià)鉻的檢測(cè)方法主要有二苯基碳酰二肼分光光度法[4]、原子吸收光譜法、熒光分析法和流動(dòng)注射分析法[2]等。

與傳統(tǒng)的分光光度法相比較，使用德國(guó)seal公司AA3HR型連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定水中六價(jià)鉻，具有操作簡(jiǎn)單、快速高效、靈敏度高、檢出限低、穩(wěn)定性高、實(shí)驗(yàn)過程不受人為因素影響等特點(diǎn)，同時(shí)消除了濁度、色度的干擾，使其在低濃度、大批量樣品分析中具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，連續(xù)流動(dòng)分析法可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域以及實(shí)驗(yàn)室日常水質(zhì)分析中六價(jià)鉻的測(cè)定。近年來(lái)，隨著連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)連續(xù)流動(dòng)分析方法有較多的應(yīng)用研究[5-6]，并且從2013年開始，國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布實(shí)施總磷、總氮、氨氮等一系列連續(xù)流動(dòng)分析標(biāo)準(zhǔn)[7-9]。連續(xù)流動(dòng)分析已經(jīng)成熟運(yùn)用于到環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)水質(zhì)分析向智能化和自動(dòng)化的快速發(fā)展。

由于六價(jià)鉻與二苯碳酰二肼顯色的需在酸性條件下進(jìn)行顯色反應(yīng)，在反應(yīng)過程中加入酸只起提供氫離子作用，即改變提供氫離子的介質(zhì)，但不影響整個(gè)顯色反應(yīng)[10-11]。連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中的六價(jià)鉻規(guī)定以 0.06 m/L 硫酸作為酸性介質(zhì)。為了滿足實(shí)驗(yàn)室能夠使用不同酸分析測(cè)定六價(jià)鉻的需求，本文重點(diǎn)探討了連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中的六價(jià)鉻在不同酸介質(zhì)下對(duì)方法線性、檢出限、精密度和準(zhǔn)確度、實(shí)際樣品加標(biāo)回收率的影響，為該方法的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)原理

連續(xù)流動(dòng)分析儀是試樣及所需的試劑通過一個(gè)自動(dòng)進(jìn)樣器被蠕動(dòng)泵吸出流過整個(gè)系統(tǒng)，吸入的空氣將流體分割成相等大小的片段，在完全相同的條件下，每個(gè)液體片段在混合圈中充分混合并且發(fā)生反應(yīng)。顯色完全后，樣品進(jìn)入流動(dòng)檢測(cè)池進(jìn)行光度檢測(cè)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其本質(zhì)也是分光光度法。水中六價(jià)鉻的測(cè)定是二苯卡巴肼與六價(jià)鉻在酸性條件下反應(yīng)生成微紅紫色化合物，在 550 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定。

2 儀器設(shè)備和材料

儀器設(shè)備：AA3 型連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國(guó)Seal)MT7分析模塊和 550 nm 的濾光片。

顯色劑：取0.4 g 1，5-二苯卡巴肼加入到 1000 mL 容量瓶中，加入 200 mL 異丙醇混合直到其完全溶解；在 720 mL 去離子水中小心地加入 80 mL 濃硫酸并冷卻至室溫。將該硫酸溶液加入上述容量瓶中，再用去離子水稀釋到 1000 mL 混合均勻。

酸介質(zhì)：硝酸、鹽酸、高氯酸為GR、醋酸為AR、磷酸AR、硫酸，配制濃度均為 0.06 mol/L。

潤(rùn)滑劑Brij 35：主要成分為十二烷基聚乙二醇醚，具有增大液體表面張力作用，使混合溶液容易被氣泡均勻隔開。

Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(500 mg/L)，由水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心提供。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別移取10.0、7.50、5.00、2.50、1.00、0.50、0.20、0.00 mL 六價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，定容到 100 mL，得到質(zhì)量濃度為0.50、0.375、0.250、0.125、0.05、0.025、0.01、0.00 mg/L 的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。以六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的信號(hào)值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到不同酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果見表1。圖1～圖3分別為各強(qiáng)酸(高氯酸、中強(qiáng)酸鹽酸)、弱酸醋酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。從表1和曲線圖看出，各種酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線的信號(hào)值有所不同，但線性關(guān)系均良好，R值均大于0.9990。其中，硫酸和磷酸的混酸介質(zhì)、硫酸介質(zhì)和磷酸介質(zhì)、醋酸介質(zhì)的相關(guān)系數(shù)較好。

圖1 強(qiáng)酸高氯酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 中強(qiáng)酸鹽酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖3 弱酸醋酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

表1 不同酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 方法檢出限

對(duì)質(zhì)量濃度為 0.02 mg/L 的樣品重復(fù)11次測(cè)定，計(jì)算不同酸介質(zhì)下的標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后根據(jù)公式MDL=t(n-1，0.99)×S計(jì)算[12]。 其中，MDL 為方法檢出限；n為樣品平行測(cè)定次數(shù)；t為自由度為n-1，置信度為99%時(shí)的t分布(單側(cè))；S為n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。檢出限結(jié)果見表2。從表2看出，在各種酸介質(zhì)下，AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中六價(jià)鉻的檢出限均小于分光光度法的檢出限 0.004 mg/L[13]，完全滿足要求。

表2 不同酸介質(zhì)下的檢出限 mg/L

3.3 精密度

在各種酸介質(zhì)中，分別配制低、中、高、3種不同質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)進(jìn)行8次測(cè)定，計(jì)算實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，用于表征測(cè)定結(jié)果的精密度，結(jié)果見表3～表5。由表3～表5中的數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，精密度良好。

表3 不同酸介質(zhì)下的精密度(0.01 mg/L)

表4 不同酸介質(zhì)下的精密度(0.05 mg/L)

表5 不同酸介質(zhì)下的精密度(0.20 mg/L)

3.4 準(zhǔn)確度

在各種酸介質(zhì)中，對(duì)有證標(biāo)準(zhǔn)樣品(編號(hào)203365)重復(fù)進(jìn)行5次測(cè)定，計(jì)算相對(duì)誤差，用于表征測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表6。從表6中可看出，鹽酸 、硫酸 、硫磷酸介質(zhì)的相對(duì)誤差較小，準(zhǔn)確度符合要求，而高氯酸、醋酸、硝酸、磷酸介質(zhì)的相對(duì)誤差較大，準(zhǔn)確度不符合要求。

表6 有證標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果 mg/L

3.5 實(shí)際樣品測(cè)定

在各種酸介質(zhì)中，對(duì)飲用水和河流水進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，重復(fù)進(jìn)行5次測(cè)定，計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表7和表8，效果比較見圖4。從表7和表8可得，鹽酸 、硫酸 、硫酸-磷酸介質(zhì)的加標(biāo)回收率均較高，為97%～102%之間，加標(biāo)回收率獲得較為滿意的結(jié)果，而高氯酸、醋酸、硝酸、磷酸介質(zhì)的加標(biāo)回收率為88.5%～87.1%之間，加標(biāo)回收率結(jié)果偏低。

圖4 實(shí)際樣品加標(biāo)回收效果圖

表7 飲用水加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果

表8 河流水加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)論

通過流動(dòng)分析儀測(cè)試得出，在鹽酸 、硫酸 、硫酸-磷酸介質(zhì)中，方法的線性、檢出限、精密度、準(zhǔn)確度均滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，而在高氯酸、硝酸、磷酸、醋酸介質(zhì)中雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法線性、檢出限、精密度滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，甚至略優(yōu)于國(guó)標(biāo)方法，但其準(zhǔn)確度不滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。高氯酸和硝酸屬于強(qiáng)氧化性較強(qiáng)的酸，醋酸和磷酸屬于弱酸，在流動(dòng)分析儀中無(wú)法滿足檢測(cè)要求；而鹽酸 、硫酸和硫磷混合酸介質(zhì)屬于中強(qiáng)酸，均獲得較為滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推薦用于實(shí)驗(yàn)分析中。