測定地表水中氟化物不同方法的比較

鄭 戈

（莆田市環境監測中心站, 福建 莆田 351100）

測定地表水中氟化物不同方法的比較

鄭 戈

（莆田市環境監測中心站, 福建 莆田 351100）

本文分別采用氟離子選擇電極法和離子色譜法對莆田市6個地表水中氟化物的濃度進行測定，探討2種不同方法測定結果是否具有差異性。利用數據對比分析，離子色譜法的檢測結果稍高于離子選擇電極法，但差異性不大，在實驗誤差允許范圍內。此外，離子色譜法可同時測定多種陰離子含量，具有迅速、連續、高效、靈敏等優點。

離子選擇電極法；離子色譜法；氟化物；地表水

水環境與人類的生活息息相關，水體污染長久以來不斷影響人民健康、制約經濟發展，名副其實的成為威脅人類生存和發展的一個重要環境因素。氟元素是人體必不可少的微量元素，但過量的氟對人體的危害非常大，可導致氟骨病，因其與血液中的鈣離子結合，生成不溶的氟化鈣，進而造成低血鈣癥。氟的污染主要來源于電鍍、鋼鐵、電子、玻璃、化肥及農藥等排放的廢水。目前，對氟化物的測定方面較多，主要包括氟離子選擇電極法（ISE）、離子色譜法（IC）、氟試劑分光光度法、硝酸釷滴定法、茜素磺酸鋯目視比色法等。本文針對現工作中常用的ISE和IC兩種方法對莆田市6個地方的地表水含氟量進行測定，旨在探討不同方法測定水體中氟化物含量是否具有顯著性差異，對比兩種方法的優缺點，為今后工作中測定水體氟化物含量提供一定的依據。

1 實驗方法

1.1 實驗原理

離子選擇電極法是應用氟化鑭單晶對氟離子的選擇性，使電極膜兩側氟溶液因濃度不同存在電位差，將溶液中氟離子的活度轉化成為電位。氟離子選擇電極（指示電極）與飽和甘汞電極（參比電極）組成一對原電池，其電位與溶液中氟離子活度的對數成線性關系 。

離子色譜法是應用水樣中各陰離子隨碳酸鈉-碳酸氫鈉淋洗液進入離子交換系統，根據分離柱對不同陰離子的親和度不同進行分離。經電導檢測器對各陰離子的選擇性響應，測量出各組分的電導率， 以相對保留時間（t）和峰高（h）或峰面積（μs/cm·sec）進行定性和定量。

1.2 儀器和藥品

儀器：離子分析儀FD720（美國ORION），pH720型酸度計（美國WTW公司），恒溫電磁攪拌器（美國ALLIED公司），戴安ICS-1100離子色譜儀;色譜柱AS11-HC/AG11-HC ;淋洗液30mM KOH、流速1.0mL?min-1、進樣體積25μL。

試劑：氟化物標準溶液;檸檬酸鈉-硝酸鈉緩沖溶液;碳酸氫鈉-碳酸鈉淋洗液，均為分析純(上海試劑有限公司)。實驗用水為超純水。

1.3 測定水樣

本次研究共采集了莆田市的地表水樣品共6個。

1.4 標準曲線的繪制

1.4.1 選擇電極法F（I）的工作曲線測定

準確配制一系列濃度為1.00、3.00、5.00、10.00、20.00mg?L-1（以F-計）的標準使用溶液，分別吸取10mL至50mL容量瓶中，并加入10mL離子強度緩沖溶液（TISAB），稀釋至刻度。搖勻后的溶液移至 50mL干燥燒杯中，放入攪拌子置于恒溫磁力攪拌器攪拌（溫度控制在28 C），插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，在電磁攪拌下，讀取每分鐘改變小于0.5mV的平衡電位值。以F-濃度為橫坐標，電位值為縱坐標繪制標準曲線。圖1可知工作曲線方程為y=-58.163X+173.05，回歸r2=0.9998.

圖1 選擇電極法F（I）的工作曲線

1.4.2 離子色譜法F(I)的工作曲線測定

準確配制20mg?L-1的F-標準貯備液，稀釋成一系列濃度為0.25、0.5、1.0、2.0、4.0mg?L-1（以F-計）的標準溶液，采用戴安ICS-1100離子色譜儀測定峰面積。以F-濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。圖2可知，工作曲線方程為y=0.474x+0.027，回歸r=0.999.

1.5 地表水測定

1.5.1 選擇電極法測定地表水中的氟化物

分別取10mL 經0.45μm微孔濾膜過濾后12個地表水樣品（分別做2個平行樣）于50mL容量瓶中，加入10.0mL TISAB，定容至50mL，按1.4.1步驟測定水樣電位值，根據標準溶液工作曲線計算水體中氟含量。

1.5.2 離子色譜法測定地表水中的氟化物

圖2 離子色譜法F（I）的工作曲線

分別將標準溶液和經0.45μm微孔濾膜過濾后的12個地表水注入自動進樣器中，應用工作站軟件自動控制進樣分析和采集數據，對水樣進行定量分析。

2 結果與討論

2.2 兩種方法測定結果的比較

如表1所示，12個地表水樣的氟化物含量較低，水氟濃度均小于1.0mg?L-1，符合地表水環境質量標準（GB3838-2002）。根據測定結果可知，兩種方法的測定結果差別不大，在實驗允許誤差范圍內，IC檢測結果稍大于 ISE，可能是因為水樣中存在較高濃度的低分子量有機酸干擾物質，其保留時間與被測組分相似而干擾測定結果，可用加標后測量幫助鑒別此類干擾。

表1 監測點水氟含量結果

2.3 兩種方法優缺點的比較

離子選擇電極法是目前比較常用的傳統測定方法，其儀器設備和操作較簡單，適用范圍較廣，對水樣的要求較低，水樣渾濁或是有顏色對實驗的測定結果影響較小，一般不需要化學分離，即可分辨離子的存在形式。但是該實驗過程必須人工操作，且為消除OH-的干擾，需用緩沖溶液將各水樣pH值調控在5.5-6.5之間，并進行人工定量分析，若樣品較多時，工作量較大。

離子色譜法因分離柱對各種陰離子的親和度不同，可同時分析水體中的多種陰離子，如同時測定水體中的F-、Cl-、NO3-、SO4

2-等離子含量，具有迅速、連續、高效、靈敏等優點而被廣泛使用。其通過自動進樣器及軟件控制，自動對水體中的各種離子進行定性和定量分析，大幅度減少工作量。此外，離子色譜法對水體中氟化物的最低檢出限為0.02mg?L-1，低于選擇電極法的0.05mg?L-1，針對莆田地表水中氟離子濃度較低的情況，IC優于 ISE。但離子色譜法對水體要求較高，用水電阻需大于18MQ，無顆粒。淋洗液需定期更換，使用前要過濾、脫氣，去除其中的顆粒物和氣泡。

綜上所述，當測定樣品為地表水且樣品較多時，可采用靈敏度較高的離子色譜法，同時測定水體中各種陰離子的濃度，提高工作效率。

[1]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》第 4版增補版。北京 中國環境科學出版社 2006: 187——193

[2]中國環境監測總站《環境水質監測質量保證手冊》第2版增補版。北京 化學工業出版社 2009: 237——267

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