離子色譜法測定地表水中

孫 帥 夏海龍 林孔亮

(溫州市自來水有限公司，浙江 溫州 325000)

前言

目前我國正面臨著地表水氨氮超標問題。氨是自然界中有機體的重要組成元素之一，其在自然環境物質循環過程中扮演了一個重要的角色。但是由于化學肥料的大量使用和城市污水氨處理技術相對落后，使地表水體中的氨氮超標問題頻頻出現[1-2]。據20世紀90年代中國水體環境狀況調研報告表明，我國地表水環境污染狀況十分嚴重，七大水系中僅長江、珠江受污染狀況較輕，且水質有隨著年份增加越來越差，其中氨氮的污染狀況尤為突出[3-4]。因此需要針對氨氮污染采取一些措施。

而水質檢測在污染物的控制及相關法規中具有基礎性的作用，所以離子色譜作為氨分析中常用的檢測方法，其檢測條件及檢測準確度受到了業內的廣泛關注[5-10]。本文使用離子色譜分析法對地表水中的氨離子進行檢測，以期在實際檢測工作中提高檢測的準確度。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器

ics-6000型Aquion離子色譜儀(美國賽默飛世爾科技公司)，ERS 500型離子抑制器(美國賽默飛世爾科技公司)，LAS-3620型自動進樣器(美國賽默飛世爾科技公司)，Ion Pac CS12A(250 mm×4 mm)型陽離子交換色譜柱(美國賽默飛世爾科技公司)。

1.2 實驗試劑

淋洗液：稱取一定量的優級純甲烷磺酸于2 L的容量瓶以超純水定容，配制成不同濃度的甲烷磺酸淋洗液。

標準試劑：實驗中氨氮標準樣品來源為標準溶液中的質量濃度達到500 mg/L的環境保護部標準樣品，其樣品編號為201641。

1.3 實驗樣品

實際樣品使用實驗室附近小河中水樣，其電導率為280 μS·cm。

1.4 實驗方法

1.4.1 標準溶液的配制

1.4.2 樣品前處理

將待測樣品經過0.45 μm微孔濾膜過濾后待測，若樣品有顏色或沉淀，需離心分離后再過濾。

1.4.3 實驗方法

選擇流速1.0 mL/min、進樣量20 μL、檢測器靈敏度8 μS/cm為離子色譜儀器條件，以15 mmol/L的甲基磺酸為淋洗液，分別將20 μL的實驗樣品通過自動進樣器注入離子色譜柱系統，得到實驗結果。

2 結果與討論

2.1 淋洗液的選擇

實驗選擇的Ion Pac CS12A型陽離子色譜柱推薦使用甲基磺酸作為測定陽離子元素時的淋洗液，為提高分析方法穩定性和準確度，故使用甲基磺酸作為本方法的色譜柱。

2.2 不同濃度的甲基磺酸淋洗液的洗脫效果

使用濃度為2.00 mg/L的標準溶液為測試液，淋洗液分別以5、10、15、20、25 mmol/L進行等度淋洗，不同淋洗液濃度對色譜出峰的影響如表1所示。

表1 不同淋洗液濃度對色譜出峰的影響Table 1 The influence of different eluent concentration on the chromatographic peak

2.3 不同流速的分離效果

使用濃度為2.00 mg/L的標準溶液為測試液，5 mmol/L的甲烷磺酸作為淋洗液，分別以0.7、0.8、0.9、1.0、1.1 mL/min的流速進行測試，實驗結果如表2所示。

表2 不同淋洗液流速對色譜出峰的影響Table 2 Effect of different eluent velocity on chromatographic peak

從表2可知，隨著淋洗液的流速增加，系統壓力明顯上升，不對稱度增加，但峰面積及分離度有所減小。所以依據色譜系統壓力(小于13.79 MPa)、分離度(大于1.5)、不對稱度(需在0.95～1.05)等因素，綜合考慮選擇1.0 mL/L為最佳淋洗液流速。

2.4 標準曲線

根據以上最優實驗條件進樣，測得各濃度對應的色譜峰面積，以氨根離子的峰面積為縱坐標所測得的濃度為橫坐標來繪制工作曲線。經檢測得出該檢測方法下的氨氮的工作曲線，如表3所示。

表3 氨根離子峰面積Table 3 Peak area of ammonia ions

2.5 精密度實驗

在本次地表水檢測中，應用離子色譜條件優化方法，使用標準曲線低濃度點0.5 mg/L和高濃度點10 mg/L的氨氮標準溶液，連續重復進樣7次，測定結果如表4所示。

由表4可得，0.5 mg/L和10 mg/L的標準溶液所得標準偏差分別為1.1%和0.11%，說明該方法檢測精密性較好，可以滿足檢測需求。

表4 精密性檢測結果Table 4 Precision of test result

2.6 準確度與實際樣品測定

應用離子色譜條件優化方法，先測定原水樣本底濃度，再在原水樣中，分別加入氨標準物質1 mg和2 mg。將每個樣品重復進樣5次，獲得測定量并計算加標回收率，結果如表5所示。

表5 加標回收率結果Table 5 Standard recovery results

由表5可得，加標量為1 mg時，回收率在98.0%～102%；加標量為2 mg時，回收率在98.0%～101%。總體準確度較高，可以滿足檢測需求。所以本實驗方法在進行地表水水質檢測中，通過優化離子色譜條件方法，可以提升檢測結果的準確度和精密度，所得的檢測標準偏差小，滿足地表水中氨檢測需求。

3 結論

通過實驗結果可知，選擇以15 mmol/L的甲烷磺酸為淋洗液，以1 mL/min為淋洗液流速作為色譜系統工作條件時，即可準確地檢測出地表水中的氨氮含量。該方法準確度足以滿足實際工作的需求，并且精密度較高，具有一定的推廣價值。