長泰區地表水、地下水、飲用水源地水中的F-、CL-、NO3-、SO42-的離子色譜法檢測及其分布情況

鐘少芬

（漳州市長泰環境監測站，福建 漳州 363900）

水質參數檢測項目有很多，相較于COD、氨氮、總磷這些常規項目來說，基層監測機構對水中氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽的關注度較低，氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽含量水平也是判定水質是否符合相應水質要求的指標，對人體有一定的影響。高水平的氟離子主要影響骨骼系統，可能會導致骨骼和牙齒的氟中毒，進入人體后使得鈣過量地在血管上沉積造成血管鈣；氯化物少量無毒，但一旦超過標準就會影響水的口感且對胃液分泌有影響；過高的硝酸鹽除了會引起水體富營養化還會干擾人體紅細胞的輸氧功能造成高鐵血紅蛋白癥；超標的硫酸鹽則會引起腹瀉、脫水及胃腸道紊亂，因此準確定量水中的無機陰離子的含量非常重要。通過系統監測和統計，能夠對本轄區內水中氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽的分布有一個大致的了解，同時，根據檢測結果分析主要污染情況，為環境管理工作提供些許依據。目前已經有了許多分析方法來測定水中的無機陰離子，例如光度法、電極法、滴定法以及離子色譜法（IC）等。在這些技術中，離子色譜法由于可以多種離子同時檢測，工作周期短、分析速度快、靈敏度高、重現性好等特點，成為了環境監測中測定水中多種無機陰離子的首選方法[1-2]。

1 色譜分析工作條件

任何一臺儀器，在正式使用或在之后的使用過程中，都需要確定一個最佳的工作條件，以確保得到的檢測結果最準確。離子色譜法定量分析水中F-、CL-、NO3-、SO42-等4種無陰離子的主要影響因素是淋洗液以及樣品前處理。淋洗液類型的選擇、組分比例、濃度、流速等都會對檢測結果產生影響，淋洗液濃度越高保留時間越短、靈敏度越高，但若淋洗液濃度過低，也會導致線性相關性較差；淋洗液的流速主要影響到保留時間，特別是對采用標準曲線法進行定量的影響最大[3-9]；樣品的規范前處理主要目的是使待測樣品以最小的干擾得到最可靠的定量結果，測定水中F-、CL-、NO3-、SO42-等4種無機陰離子，不需要加固定劑，若加固定劑如H2SO4不僅會影響樣品的pH值進而影響出峰時間，還會使SO42-的檢測結果偏大。

2 試驗材料與方法

2.1 儀器與試劑

儀器：PIC-10型離子色譜儀（青島普仁儀器有限公司）；青島普仁NJ-SA-4A色譜柱（250 mm×4.6 mm）；五極電導檢測器；陰離子抑制器；HW-2000分析系統；PZJ-1型自動進樣器；Millipore超純水一體機。

試劑：無水碳酸鈉（優級純）、碳酸氫鈉（優級純）、溶液的配置均使用超純水（18.2 MΩ.cm@25 ℃）。

2.2 標準曲線

取1000 mg/L的陰離子貯備溶液（市售）配制成含有F-40 mg/L、Cl-80 mg/L、NO3-120 mg/L、SO42-160 mg/L的混合標準使用液。從混合標準使用液中分別取1 mL、2 mL、5 mL、7 mL、10 mL溶液各加到100 mL的容量瓶中，加超純水定容配制成混合標準曲線系列，以樣品濃度為X軸，以峰面積為Y軸，選擇對數模式繪制工作曲線，選擇對數模式的好處在于，當待測組分濃度超過標準曲線的范圍時，無需減少取樣量或者稀釋樣品，各離子的線性關系見圖1，標準曲線的相關系數均≥0.995，符合要求。

圖1 F-、CL-、NO3-、SO42- 線性關系圖

2.3 曲線校準與準確度控制

取氟、氯、硝酸根和硫酸根離子的標準溶液（環境保護部標準樣品研究所GSB07-1381-2001，批號204726）2.5 ml至250 ml容量瓶中，超純水稀釋定容用于標準曲線校準（有證標準樣品測定）。取水質氟、氯、硫酸根與硝酸根混合（生態環境部標準樣品研究所GSB07-1381-2001批號204728）2 ml至250 ml容量瓶中，超純水定容用于進行空白加標回收，加標平行測定2次，結果見表1，質控色譜圖見圖2。

圖2 有證標準樣品色譜圖

表1 曲線校準與準確度控制結果

3 樣品采集與結果

3.1 樣品采集與測定

本研究選取長泰區3個飲用水源，2個地下水監測點，龍津溪流域5個斷面，沿流域選取斷面周邊5個生活污水處理設施出水以及流域下游工業廢水排放量最大的兩家污水處理廠，兩家造紙廠共19個點位進行采樣檢測，水樣按照HJ494、HJ/T91和HJ/T164的相關規定進行采集，實驗采用Na2CO3/NaHCO3淋洗液（稱取0.2 g Na2CO3，0.15 g NaHCO3，溶解到1000 ml的超純水中），泵流速：1.3 ml/min，分析時間15 min，樣品經0.45 μm微孔濾膜過濾后測定，測定結果見表2。

表2 長泰區飲用水源、地下水、地表水中無機陰離子濃度值/mg·L-1

3.2 水體中F -、CL-、NO3-、SO42-來源分析

低濃度的氟化物通常存在于飲用水中，若出現較高的濃度則通常與地下水源有關。地表水和地下水中的氯化物主要來源于自然和人為兩個因素，人類生活、畜禽等產生的尿液、糞便以及生產過程產生的含氯廢水的排放均會導致氯化物濃度升高；硝酸鹽主要來源于生活污水，其次是氨氮的排放；硫酸鹽存在的原因一是工業廢水的排放，二是巖石土壤中礦物組分的風化和溶淋。

3.3 結果

通過分析長泰區地表水氟化物含量均≤1.0 mg/L，屬于較低濃度水平，飲用水、地下水、地表水中氟化物含量相差不多，說明長泰區域為低氟地區，污水處理廠出水中氟化物含量較高，是洛濱氟化物濃度比橡皮壩高的原因之一；飲用水源中的氯化物含量正常，符合集中式生活地表水源地標準，地下水及龍津溪下游符合要求但含量較高，主要是周邊生活污水及工業廢水的污染；飲用水源中硝酸鹽含量正常，地下水硝酸鹽濃度偏高不宜飲用，其他用水可根據使用目的選用，龍津溪下游硝酸鹽濃度偏高，通過調查分析主要受生活污水中尿、糞便，以及工業廢水中氨氮的排放有關；飲用水源、地下水中硫酸鹽含量正常，龍津溪下游硫酸鹽含量稍微高于其他點位，主要受沿岸上游5公里工業廢水匯入影響。

4 結語

采用PIC-10 型離子色譜儀檢測地表水、地下水、飲用水源水中的F-、CL-、NO3-、SO42-等無機陰離子含量，F-：logY=5.837+1.145 logX，CL-：logY=5.622+1.209 logX，NO3-：logY=5.328+1.115 logX，SO42-：5.44+1.151 logX，相關系數0.999以上，有證標準樣品測定值在允許范圍內，加標樣樣品回收率在80%-120%之間，該方法精密度好、準確度高。整體來說，長泰區地表水、地下水、飲用水源水中的氟化物濃度較低，長泰區域為低氟地區；氯化物濃度均符合要求，飲用水源及地表水上游濃度較低，地下水及地表水下游受到生活污水及工業廢水影響，濃度略微升高；地下水及地表水下游中的硝酸鹽受生活污水及工業廢水中的氨氮影響，不宜飲用，可根據使用目的選用；飲用水、地下水、地表水中硫酸鹽含量均符合要求，其中地表水下游濃度較上游高，主要周邊工業廢水的影響。