水污染中As離子檢測研究

劉 屹，馬曉未，喬 婧

污水處理

水污染中As離子檢測研究

劉 屹1，馬曉未2，喬 婧1

（1.南水北調中線干線建設管理局，北京100038；2.河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

研究了環境中常見的無機陰離子和有機配體對Zr-oxide DGT測定無機As的影響，并將不同厚度擴散相的Zr-oxide DGT技術應用于野外現場實際水體中As的測試，以期為Zr-oxide DGT技術的推廣和應用提供更具體的數據支撐。

氧化鋯；薄膜擴散梯度技術（DGT）；無機陰離子

在自然水體中，As主要以無機態的As酸鹽（As（V））和亞As酸鹽（As（III））形態存在，其形態易受環境和生物的影響而發生變化。因此維持水體樣品的原有性質，是準確獲取水體As形態信息的前提。現有研究多采用傳統的主動采樣技術（即采集水樣，酸化處理等傳統的方式保存水樣），該方法具有一定的破壞性，易造成As的形態發生變化而影響分析結果。近年來，非破壞性的被動采樣技術受到關注，該類技術以目標物在不同的化學勢能驅動下從樣本介質到收集介質的自由擴散為基本原理，可以在不干擾水體環境的前提下收集目標物信息，薄膜擴散梯度技術（Diffusive gradients in thin films Technique，DGT）是其中有代表性的技術之一。

1 材料與方法

1.1 主要儀器和試劑

1.1.1 主要儀器

QB-9006恒溫微孔板快速振蕩器；原子熒光光譜儀（北京瑞利儀器分析有限公司研發的HG-AF-610D2）；QB-9006恒溫微孔板快速振蕩器；pH計（安萊立思，pH400型臺式）；WIGGENS（WH-610D，Wiggens）磁力攪拌器；電子分析天平（上海精科天美貿易有限公司，JA2603B）。

1.1.2 主要試劑

Cross-linker交聯劑；As（III）標準溶液；八水合氧氯化鋯；丙烯酰胺；甲叉雙丙烯酰胺；過硫酸銨；硫脲；四甲基乙二胺；濾膜；氫氧化鈉；硝酸鈉；NaCl；鹽酸；硼氫化鉀；KH2PO4儲備液。

1.2 實驗方法與步驟

1.2.1 實驗方法

（2）本文將Zr-oxide DGT技術應用于現場水體中As的測定。分別選擇南京師范大學鼓樓校區池塘和江蘇省南京市秦淮河（石頭城段）兩個水體進行野外測試。制作不同厚度擴散相的Zr-oxide DGT裝置進行投放，擴散相的厚度分別為0.013，0.043，0.053，0.067，0.077和0.093cm。將DGT置在兩個采樣點水面下30cm，其中每個厚度擴散相的DGT平行放置3個，放置4d后回收DGT。

1.2.2 測定步驟

（1）打開DGT裝置，取出內層的Zr-oxide固定膜放入2mL離心管中，加入1.8mL1M NaOH振蕩洗脫24h，洗脫液和原實驗溶液中As含量均用HG-AFS進行測定。以As標準液（GBW（E）080585）進行為質控檢樣，測量相對誤差小于5%。

2 結果與討論

2.1 HCO-3影響

圖1 對Zr-oxide DGT測定的影響

圖2 對Zr-oxide DGT測定的影響

2.3 Cl-影響

圖3 Cl-對Zr-oxide DGT測定的影響

圖4 SiO2-3對Zr-oxide DGT測定的影響

3 Zr-oxide DGT技術在野外水體中的應用

由表1可知，Zr-oxide DGT野外投放的兩水體均呈現弱酸性（6.53～6.76），HCO-3，SO24-，Cl-和可溶性SiO23-的濃度及TOC均在常見水體的正常范圍之內。DGT放置期間（4d），采用傳統的主動采樣（收集水體過濾）方法獲得南師大池塘和秦淮河水體中溶解態As的平均濃度分別為2.479±0.398μg/L（16.05%）和5.903±0.520μg/L（8.81%）。

表1 采樣水體的基本理化指標單位：mg/L

由圖5可見，采用Zr-oxide DGT技術測定的溶解態As濃度分別為2.504±0.331μg/L（13.22%）和6.443± 0.424μg/L（6.58%）。兩種方法獲得的水體溶解態As濃度相近，經過獨立樣本的T檢驗顯示兩者之間無顯著差異（P＞0.05）。結果表明，Zr-oxide DGT技術可用來原位測量常見水體中溶解態As的平均濃度，且DGT法測定的相對誤差（6.58%～13.22%）小于傳統的主動采樣方法（8.81%～16.05%）。

圖5 Z rO-DGT對As累積量與擴散層厚度關系

在自然水體中由于水流速度的影響，DGT裝置表面的擴散邊界層（δ）不能忽略，通常將不同厚度擴散層的DGT組裝成套用于野外水體目標物的測試。本研究野外測試發現兩處天然水體的δ分別為0.041（南師大池塘）和0.044cm（秦淮河），這與之前的實驗者在實驗室內和在田間的研究結果非常相似。例如，Warnken等發現實驗室低速（＜60rpm）流動溶液中δ厚度0.044cm；Zhang等利用氧化鐵-DGT技術野外測試流動性小的池塘水體中活性磷濃度，發現該技術表面的δ厚度為0.039cm。

4 結語

自然水體中賦存的常見無機陰離子與有機配體對于Zr-oxide DGT測定As的影響，并將Zr-oxide DGT應用于實際自然水體總溶解態As的測定。結果總結如下：

Zr-oxide DGT測As時對環境中常見的無機陰離子和有機配體具有較寬的適應范圍。常見的無機陰離子和有機配體對Zr-oxide DGT長時間測As有不同程度的影響，其影響程度取決于濃度和放置時間。Zr-oxide DGT可用于野外常見水體中As的分析測定。

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Study on the detection of As ions in water pollution

LIU Yi1，MA Xiao-wei2，QIAO jing1
（1.Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project，Beijing100038，China；2.Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy Hydropower，Tianjin 300250，China）

The system studied common inorganic anions and organic ligands on the Zr-oxide DGT measured the effects of inorganic arsenic and different thickness phase diffusion Zr-oxide DGT technique application in the testing of arsenic in field water，in order to Zr-oxide DGT technique of promotion and should be used to provide more specific data to support.

Zirconia；diffusive gradients in thin films（DGT）；Arsenic pollution；Inorganic anion

X522

B

1672-9900（2016）04-0051-04

2016-07-26

劉屹（1984-），男（漢族），河北深州人，工程師，主要從事招投標工作建筑與設備管理工作，（Tel）15522266676。