宿州地區水體中F－含量測定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州地區水體中F－含量測定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州，234000

為了解宿州地區水體中氟離子含量是否超標，以地下水、地表水和生活飲用水三類水體為研究對象，使用ICS－900型離子色譜儀測定水樣中氟離子，結果表明：所采地下水水樣F濃度為0.3094～1.397 mg／L，采煤塌陷地表水水樣F濃度為1.4498～2.639 mg／L，在售的可直接飲用水樣中F含量為0.0064～0.1556 mg／L。其中，地下水和飲用水含氟量均符合國家生活飲用水衛生標準，且可直接飲用水水樣中F濃度較低，而采煤塌陷區地表水水樣整體含F較高，均超出國家水質標準，但符合高氟地區農業灌溉用水水質標準。

離子色譜；地下水；塌陷水域；飲用水

宿州位于淮北平原，地表水屬于淮河水系，流經河流有沱河、新汴河、濉河等，水體中氟含量較高，屬于高氟地區。其淺層或深層地下水中因地層中高氟礦物或高氟基巖的存在，地下水中的含氟量也比較高［1-4］。宿州郊區分布較多礦區，因采煤塌陷形成了大面積特殊水體——塌陷水域，這部分水體周邊通常密布村莊和農田，與人類生活密切相關，一旦水體中氟含量超標，將通過地表水滲透、農田灌溉、地下水抽用等方式直接危害人體健康。因此對高氟地區的地下水、地表水以及部分飲用水進行取樣監測很有必要。目前，測定水體中F－含量的方法主要有光學分析法［5］、選擇電極法［6-7］、氣相色譜法［8］和離子色譜法［9-10］等，其中離子色譜法因靈敏度高，準確性好，操作簡單易行。

1 材料與方法

1.1 儀器

美國Thermo公司ICS－900型離子色譜儀：AS12A陰離子交換柱（250 mm×4 mm）、C18陰離子保護柱、MMS300型自動循環再生抑制器、DS5型檢測器、AS40自動進樣器、Chromeleon 7色譜工作站；美國Millipore公司Milli－Q－Direct 8型超純凈水一體機；上海和泰RO DI digital plus反滲透純水系統；合肥金尼克機械制造有限公司JK－100B型超聲清洗機。

1.2 試劑材料

美國Thermo標準溶液（濃度為1000 mg／L），去離子水（電阻率為18.2 MΩ·cm），KOH淋洗液，0.22μm濾膜；抽濾裝置。

1.3 測定方法

儀器預熱20 min，基線時間不少于30 min，定量進樣環10μL，以電導率表征，以出峰時間定性，在標準曲線基礎上以峰面積定量。

陰離子色譜柱分析條件：自動淋洗液發生裝置，淋洗液為KOH溶液，測定時淋洗液等度方法濃度為20 mmol／L，梯度方法濃度為10～40 mmol／L；對應抑制器電流分別為75 mA和99 m A；淋洗液流速為1.0 mL／min。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

為選擇更為準確的方法和儀器工作條件，配制4組標準溶液，每組配4個不同濃度梯度溶液，分別在等度淋洗液和梯度淋洗液條件下進行測定，譜圖處理后得到標準曲線相關性，如表1所示，標準曲線如圖1所示。

由表1和圖1可知，不論等度方法還是梯度方法都能滿足測定要求，同時不論偏小還是偏大，濃度梯度的標準溶液標準曲線均穩定，5組標準曲線的線性相關性很好，相關系數均在0.999以上，保證數據準確可靠。

表1 不同淋洗液條件下標準曲線線性關系

圖1 不同淋洗液條件下的標準曲線

2.2 準確度和精密度

由圖2可知，氟離子出峰保留時間為4.0 min左右，峰形較好，沒有干擾峰出現。出峰時間與淋洗液濃度、色譜柱溫度、泵壓等條件有關。

對測定的準確度進行分析時，對5組F－標準溶液進行重復測定，得到實際濃度及相對誤差如表2所示，由表2可知相對誤差較低，最小0.05%，最大也不超過3%，準確度較高。其中對c組20.0 mg／L濃度的F－溶液重復測試5次，測量值分別為20.2374、20.1633、20.2314、20.3106、19.9905，5次測量平均值為20.1866，相對標準偏差RSD為0.6%，表明該方法測定精密度高。

圖2 F出現色譜圖

表2 標準溶液回測濃度及誤差

2.3 水樣測定

采集來自宿州城市地下水水樣、宿州城郊礦區塌陷水域水樣及幾種在售飲用水共15個，經0.22 μm水系濾膜過濾后進行儀器測樣，測得F－含量如表3所示。

表3 測試水樣F含量 單位：mg／L

1～5號水樣為城市地下水，6～11號水樣為塌陷塘地表水，12～16號水樣為宿州居民長期直接飲用的水樣，具體采樣情況見表3。根據我國生活飲用水衛生標準（GB5749—2006）中對氟化物限值規定應該小于1.0 mg／L，城市地下水大部分達標，個別水樣存在超標現象，可能與采樣點周邊氟化物溶解滲透作用或者地質巖層條件中存在氟化物礦石有關。可直接飲用的飲用水樣中，F－含量都很低，遠遠低于標準限值，該地區居民可放心使用。該地區特殊的一類地表水體——采煤塌陷區，F－嚴重超標，均高于我國地表水環境質量標準（GB2002—3838）中對Ⅴ類水質標準限值1.5 mg／L，但滿足高氟地區農業灌溉用水氟化物含量要求（≤3.0 mg／L）。

3 結束語

應用美國Thermo公司ICS－900型離子色譜儀，采用抑制電導法測試水樣中氟離子，選擇相同濃度的淋洗液和梯度淋洗液的方法進行測試時，5組標準曲線均呈現較好的線性關系，相關系數r均在0.999以上。進行準確度和精密度驗證實驗，回測標準溶液濃度得到的相對誤差介于0.05%～3.0%之間，誤差較小；重復測定20 mg／L標準溶液時，5次測量相對標準偏差RSD為0.6%，精密度較高。離子色譜法測定氟離子準確、高效、線性范圍廣、誤差小、重復性好，對所采樣的宿州地表水、地下水及飲用水三類水樣進行測定，得到F－含量均值分別為0.80 mg／L、2.04 mg／L和0.07 mg／L。其中，地下水和直接飲用水均符合國家標準，且直接飲用水水樣中氟含量很低；而采煤塌陷區水樣整體含F－較高，超出國家水質標準，屬劣Ⅴ類水質，但氟含量符合高氟地區灌溉用水水質標準。這部分水體可用作塌陷水域周邊農田作物灌溉用水，但建議處理后進行綜合利用。

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（責任編輯：汪材印）

X832

A

1673－2006（2016）04－0119－03

10.3969／j.issn.1673－2006.2016.04.031

2015-11-26

宿州學院安徽省煤礦勘探工程技術研究中心平臺項目“煤礦塌陷水域水質評價及水污染源解析”（2014YKF 05）；安徽省大學生創新創業項目“礦區煤炭開采工程對周圍水環境的影響”（201510379078）；宿州區域發展協同創新項目“礦井水水質指標測定與水環境質量評價”（2015SZXT XSKF 07）。

程琛（1986－），女，安徽六安人，碩士，助教，主要研究方向：水環境監測與評價。