亞甲藍(lán)分光光度法測定生活飲用水中陰離子合成洗滌劑及干擾因素分析

古勒努爾?居瑪艾力

（伊犁州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，新疆 伊寧 835000）

1 概述

在水環(huán)境的監(jiān)測中，生活飲用水的安全問題一直是社會(huì)廣泛關(guān)注的問題。因此，為了保障生活飲用水的安全，我國要求地方各級政府要定期監(jiān)測轄區(qū)內(nèi)的飲用水。但在實(shí)際監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)，陰離子合成洗滌劑在水中電離后，會(huì)生成一種起表面活性作用的部分帶負(fù)電荷的表面活性劑，其主要成分是十二烷基苯磺酸鈉，這也是造成生活飲用水污染的重要因素。

目前，此類活性劑最常用的檢測方法為亞甲藍(lán)分光光度法（國標(biāo)），該方法取樣量大，每個(gè)樣品均需使用三氯甲烷和分液漏斗，要進(jìn)行兩次萃取，整個(gè)過程復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間長[1]。而現(xiàn)階段我國水環(huán)境監(jiān)測及飲用水檢測情況不容樂觀，存在技術(shù)人員短缺、技術(shù)薄弱、監(jiān)測質(zhì)量不佳等問題，所以，必須要針對基層檢測實(shí)驗(yàn)室的基本條件，對亞甲藍(lán)分光光度法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，要抓住測定過程中的主要干擾因素，對其進(jìn)行有效控制，提升檢測過程的可操作性，進(jìn)而提高檢測的效率和質(zhì)量。

2 材料與方法

2.1 儀器和試劑

儀器：便攜式分光光度計(jì)（HACH公司DR1 900型）、紫外可見分光光度計(jì)（島津公司UV2 500）、離子色譜儀（萬通883）

試劑：亞甲藍(lán)緩沖溶液（亞甲藍(lán)0.02 g+純水100 ml+硫酸10.2 ml+磷酸二氫鈉75 g，用純水定容至1 000 ml后存儲(chǔ)在棕色瓶內(nèi)）；陰離子合成洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)溶液（中國計(jì)量科學(xué)研究院）；三氯甲烷（優(yōu)級純）。

2.2 方法

標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制：首先，取出7支具塞比色管（25 ml），標(biāo)注1#～7#標(biāo)識，依次加入陰離子合成洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 μg/ml），即不加入、加入：0.10 ml、0.20 ml、0.40 ml、0.80 ml、1.60 ml、2.00 ml，且加入純水定容至20 ml；隨后，向7支具塞比色管中均加入4 ml亞甲藍(lán)緩沖溶液，均勻混合后再加入4 ml三氯甲烷，連續(xù)振搖45 s左右（120次），再倒入100 ml分液漏斗中凈置分層5 min；最后，用塑料滴管吸出上層溶液，下層萃取液待測，用相當(dāng)于650 nm波長，即三氯甲烷為參比，用1 cm比色瓶（皿）測量吸光度，最終繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

現(xiàn)場水樣測定：將待測水樣移入比色管（20～25 ml）中，按照上述樣品測定步驟進(jìn)行測定，測量樣品吸光度，并結(jié)合繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出水樣中陰離子合成洗滌劑的含量。

質(zhì)量控制：為了保障檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、真實(shí)、準(zhǔn)確，要求檢測人員在現(xiàn)場檢測時(shí)，要現(xiàn)場配置顯色液；空白樣品包含現(xiàn)場空白樣品、試劑空白樣品兩種；每批繪制樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均小于0.995，當(dāng)超過這一數(shù)值時(shí)，要重新測定；每次測定10個(gè)樣品或者不足10個(gè)樣品時(shí)，要隨機(jī)選擇1個(gè)樣品作為平行樣品，進(jìn)行重復(fù)測定，且誤差要控制在10%以內(nèi)[2]。具體誤差計(jì)算公式為：

3 結(jié)果

3.1 萃取過程控制

經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)取樣量為10 ml時(shí)，整體的吸光度數(shù)值偏小，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性變差，檢出限較高，檢測結(jié)果準(zhǔn)確度不高，故檢測實(shí)驗(yàn)選定的取樣量為20 ml。

固定的萃取條件主要為：在去離子水中加入多個(gè)水平標(biāo)準(zhǔn)方法，檢測振搖次數(shù)和頻率對測定結(jié)果造成的影響。需要注意的是，目前國標(biāo)中規(guī)定的亞甲藍(lán)分光光度法需加入硫酸+磷酸氫二鈉洗滌液，并進(jìn)行2次萃取步驟，以獲取良好線性范圍[3]。但在本次實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行2次萃取后發(fā)現(xiàn)，線性結(jié)果還不如一次萃取結(jié)果，所以，選擇1次萃取步驟的實(shí)驗(yàn)方法。

顯色劑加入量選擇：在實(shí)驗(yàn)條件控制下，分別加入100 μL、200 μL、500 μL顯色液B后，進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入量為100 μL時(shí)，吸光度值大多低于0.2～0.5這一測定范圍；當(dāng)加入量為500時(shí)，吸光度值或＜0.02，或＞0.5；當(dāng)加入量為200 μL時(shí)，吸光度值大多處于該測定范圍內(nèi)，且整體穩(wěn)定性好，故本次試驗(yàn)選擇的顯色劑量為200 μL。

3.2 線性范圍和測定下限

在本方法中，陰離子合成洗滌劑在 0.05～1.00 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為：Y=1.200 6X+0.012，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8。依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）中，關(guān)于最低檢測質(zhì)量濃度的計(jì)算方法，當(dāng)吸光度為0.020時(shí)，陰離子合成洗滌劑含量為最低檢測質(zhì)量濃度，也就是定量限，以三倍檢出限為計(jì)算測量，求得本實(shí)驗(yàn)方法中洗滌劑檢測限為0.01 mg/L。

3.3 亞甲藍(lán)緩沖體系對水樣pH值的緩沖作用

本實(shí)驗(yàn)配置的亞甲藍(lán)緩沖體系，即亞甲藍(lán)0.02 g+純水100 ml+硫酸10.2 ml+磷酸二氫鈉75 g，用純水定容至1 000 ml，這會(huì)對水樣pH值有一定的緩沖能力，能將廣域pH值由2.5～11.5調(diào)整至2.11～2.42，具體情況詳見表1。

表1 亞甲藍(lán)緩沖體系對水樣pH值緩沖作用

3.4 精密度和回收率

對于來自同一區(qū)域的生活飲用水進(jìn)行檢測，要分別設(shè)置低濃度、中濃度、高濃度三個(gè)水平濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收；三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.30 mg/L，要平行測定六次，記錄觀察加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果，具體數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 亞甲藍(lán)分光光度法快速測定生活飲用水中陰離子合成洗滌劑

3.5 優(yōu)化亞甲藍(lán)緩沖能力

本文對該新型亞甲藍(lán)緩沖體系和國標(biāo)亞甲藍(lán)緩沖能力進(jìn)行了對比試驗(yàn)，并以國標(biāo)方法中規(guī)定的濃度范圍為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置A1、A2、A3三組對比試驗(yàn)，檢測該新型亞甲藍(lán)緩沖體系的優(yōu)化能力，以檢驗(yàn)不同濃度對檢測結(jié)果的影響，如（0 μg/ml、0.20 μg/ml、0.40 μg/ml、0.80 μg/ml）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水樣陰離子表面活性劑濃度為0.10時(shí)，國標(biāo)亞甲藍(lán)方法（A1）結(jié)果分別為0.010、0.209、0.455、0.976；新型亞甲藍(lán)吸光度（A1）結(jié)果分別為0.010、0.212、0.461、0.963。三組對比試驗(yàn)平均結(jié)果為：國標(biāo)亞甲藍(lán)方法（0.010、0.215、0.457、0.968）；新型亞甲藍(lán)吸光度（0.011、0.213、0.463、0.964）。

3.6 消毒劑、游離氯對檢測結(jié)果的干擾

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)生活飲用水樣品中氯化物和硝酸鹽含量分別超1 200 mg/L、405 mg/L時(shí)，對檢測結(jié)果有較為顯著的正向干擾；當(dāng)消毒劑中氯離子含量＞0.25 mg/L時(shí)，對該檢測結(jié)果有較大負(fù)干擾[4]，因此，可使用經(jīng)復(fù)合二氧化氯消毒的生活飲用水，該消毒劑不會(huì)對檢測方法造成干擾。其中，消毒劑對該亞甲藍(lán)緩沖體系測定過程中的干擾情況詳見表3。

表3 亞甲藍(lán)緩沖體系抗干擾情況（單位：mg/L）

根據(jù)各地生活飲用水調(diào)查，經(jīng)自來水廠消毒后的出廠水游離氯含量一般為0.35～1.59 mg/L，管網(wǎng)末梢游離氯含量為0.35～0.89 mg/L。因此，在對生活飲用水中陰離子合成洗滌劑進(jìn)行檢測時(shí)，無論采用哪種檢測方法，均會(huì)對檢測結(jié)果產(chǎn)生負(fù)干擾。所以，為了提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率，減少化學(xué)藥劑的使用，本文提出在實(shí)驗(yàn)檢測之前，要將樣品在室溫下放置一段時(shí)間，以消除水樣中氯離子[5]。結(jié)果顯示，在室溫放置6 h后，水樣中游離氯的含量可由0.78～0.95 mg/L降低至0.25 mg/L以下，能有效消除游離氯對檢測結(jié)果的干擾。

4 討論

綜上試驗(yàn)結(jié)果表明，本文使用亞甲藍(lán)分光光度法，對生活飲用水中陰離子合成洗滌劑進(jìn)行了測定，也對國標(biāo)中標(biāo)準(zhǔn)檢測規(guī)定進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，使整個(gè)檢測過程更加靈敏，操作更加便捷快速，檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。本文采用的實(shí)驗(yàn)方法，在加入亞甲藍(lán)溶液后，水樣中的pH值統(tǒng)一調(diào)節(jié)至2.1～2.4范圍內(nèi)，無需再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，這說明其對水樣pH值的緩沖能力更強(qiáng)[6]。而在國標(biāo)中進(jìn)行萃取時(shí)，需添加一定的化學(xué)試劑，消除水樣中的硝酸鹽、氯化物、酚類等干擾。本方法中配置的亞甲藍(lán)溶液在一次萃取中就能實(shí)現(xiàn)這一功能，對于＜1 200 mg/L氯化物、＜40 mg/L硝酸鹽水樣有較高抗干擾能力。同時(shí)，根據(jù)本次生活飲用水樣品中陰離子合成洗滌劑的測定結(jié)果可知，在0.05～1.00 mg/L范圍內(nèi)，回收率為97.4%～106.3%、精密度為0.68～2.34%。

在確定萃取條件時(shí)，水與廢水分析方法規(guī)定猛烈振搖時(shí)間為90 s，而《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法感官性狀和物理指標(biāo)》（GB/T 5750.4－2006）明確指出要猛烈振搖30 s，因此，不同的振搖時(shí)間、振搖次數(shù)和振搖頻率下實(shí)驗(yàn)結(jié)果各異，必須基于實(shí)驗(yàn)需求，探尋一種既不會(huì)引發(fā)乳化現(xiàn)象，又能充分保障萃取效果的振搖頻率[7]。所以，實(shí)驗(yàn)人員利用變量控制法開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的基礎(chǔ)上，將振搖次數(shù)分別控制在60次、90次、120次和150次，并繪制了對應(yīng)陰離子表面活性劑濃度及吸光值變化曲線，發(fā)現(xiàn)當(dāng)振搖次數(shù)為60次和90次時(shí)，曲線線性較差，吸光值較小，這說明該振搖次數(shù)無法取得良好萃取效果；當(dāng)振搖次數(shù)為150次時(shí)，曲線線性較差，吸光度較小，與振搖次數(shù)90次變化曲線類似，且實(shí)驗(yàn)過程中還出現(xiàn)了乳化現(xiàn)象，表明該振搖次數(shù)不適宜本實(shí)驗(yàn)；當(dāng)振搖次數(shù)為120次時(shí)，曲線現(xiàn)象較好，吸光值達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，說明該振搖次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)需求。

綜上所述，本文采用的測定方法，其精密度和準(zhǔn)確度均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，且對生態(tài)環(huán)境和人員生命健康損害較小，其檢測步驟有所簡化，不僅提升了檢測效率，還縮短了檢測時(shí)間，降低了人為失誤概率，非常適合在我國基層水環(huán)境檢測中大規(guī)模推廣應(yīng)用，同時(shí)，具有十分積極的實(shí)際意義。