水質現場快速檢測方法及優化分析

孔 蓉

（江西省鷹潭生態環境監測中心，江西 鷹潭 335000）

0 引言

快速檢測設備的使用，增加了水質檢測的工作能力。衛生監督組織檢測設備的引入量不少于50%，主要用于現場水質檢查。然而，在實踐中，尚存在諸多技術問題：一是快速檢測設施的組成，是以光電比色檢測思想為基礎，在實踐檢測期間，可進行檢測項目不多。二是多數儀器研發組織生產出的快速檢測設備，在檢測中需選用試劑盒方可進行水質檢測，但試劑盒成本較高，無法全面推行[1]。

1 水質檢測方法

1.1 滴定法

建立通用的滴定測試方法，以生活飲用水為檢測主體，測定水質中的各項指標，具體包括硬度、氯化物等。滴定法的檢測原理：利用未知樣品進行滴定檢測，以滴定液的消耗量r 與標準樣品（標準溶液a）r 的比值，來判斷未知樣品情況。滴定法測定水質的試劑，如表1 所示。

表1 滴定法測定水質的試劑及使用量

滴定法檢測使用的設備較多，包括：攪拌器、稱量天平（0.001 g）、滴灌、離心管等。滴定法檢測流程如下：1）在離心管中加水，放入燒杯；2）稱取緩沖溶液200 μL，稱取指示劑質量為0.2 g，將稱取物放置于攪拌器中。在天平上放置燒杯，給予歸零處理。3）在磁力攪拌器中放置燒杯，設計轉速參數為800 r/min，使用滴定劑添加在滴管內，在溶液有突躍現象時，停止滴液。此時，天平給出的稱量參數，記為m1。利用標準水質溶液（標準溶液a）替換水樣，采取相同的水質測定方法，獲取天平讀數，記為m2；4）計算樣品的被測指標含有量，算法如式（1）：

式中：p 表示水樣被測指標的混有量，mg/L；m1表示滴定法獲取的水樣質量，g；m2表示滴定法獲取的標準水質液體（標液a）質量，g；c 表示標準水質液體中被測指標的質量濃度，mg/L。

1.2 分光光度法

使用分光光度法進行水質測定時，主要檢測生活飲水含有的六價鉻、氨氮等成分。檢測原理：參照國際比色檢測思想，按比例調整取樣質量、緩沖試劑加入量、顯色液容量等，綜合獲取檢測結果。分光光度法檢測使用的設備便捷式檢測計，產自美國，設備型號為DR1900 型；多規格的離心管、移液器。分光光度法用于水質測定工作中的試劑，如表2 所示。

表2 分光光度法測定水質的試劑及用量

分光光度法用于水質檢測的流程：1）在n 個5 mL容量的離心管內，分別添加0.5 mL 純水。n 個15 mL離心管內，添加的純水量為9.80 mL；2）在5 mL 離心管內，添加0.5 mL 標液，進行混合，稀釋標液。再重復此操作5 次，獲取6 倍稀釋的標液；3）6 倍稀釋液，各取200 μL，分別添加在n 個15 mL 離心管中，獲取50 倍稀釋液；4）稀釋完成，在50 倍稀釋液中添加水樣，質量取10 mL；5）在水樣、標準溶液中，分別添加2 種顯色劑，添加量為200 μL；6）參照波長數值，以純水為檢測對照物。使用比色皿測定標液、水樣的吸光度參數[2]。

1.3 電耦法

由于滴定法檢測時，測定的水質成分類型較多，引入電耦法，增加檢測項目，使用混合型標液，以此增強水質檢測的全面性。檢測體系優化后的電耦法，能夠測定水中34 種成分，檢測能力具有綜合性特點。電耦法檢測使用的設備：純水設備、渦旋振蕩處理機、電耦質譜儀。此檢測方法使用的標液：采取多元素混合形式，配制標準溶液，以氯化氫為介質，添加了鋇、鉍等多種元素。標液配制方法如下。1）取各類單元溶液（汞、稀土等），逐一進行稀釋處理，獲取的混合液質量濃度為100 μg/L，含有汞元素為10 μg/L，添加的稀土元素是汞元素的20%。2）使用移液器獲取混合液，吸取4mL，裝入離心管內。離心管中添加了硝酸氫4 mL，溶液質量分數為2%。離心管內進行溶液稀釋處理，獲取多級稀釋溶液。配制的混合液，如表3 所示。

表3 混合液質量濃度 單位：μg/L

水質監測時，共選擇兩種介質：一是硝酸，質量分數取2%；二是鹽酸，質量分數取0.5%。質譜調諧液共有多種類型，具體包括鋇、鉍、鈷等，均配成1.0 μg/L。鎂元素的檢測反饋值高于10 萬，銦元素的檢測反饋值高于25 萬，鈾元素的檢測反饋值高于3 萬。進行多次調試，選出最佳的質譜條件，如表4 所示。

表4 “電耦法”檢測的最優條件

1.4 組合檢測法

組合檢測法使用的設備：氣相質譜聯合檢測設備，吹掃處理設備、純水器等。標準溶液：選擇含有揮發性有機物成分的混合液[3]。其他液體：甲醇、超純水。標準溶液配制方法：使用混合液進行稀釋處理，稀釋的液體質量濃度為20.0 μg/mL。使用移液器獲取混合液，將其裝置在甲醇中，混合搖勻。處理后，取得的標準溶液濃度為10 μg/mL。進行多級稀釋后，添加在量瓶中，獲取0～40 μg/L 之間多個規格的標準溶液。組合法的檢測條件，如表5 所示。

表5 “組合法”的檢測條件

表5 中的色譜柱溫度改變過程：初始溫度保持2 min；初次升溫速度為6 ℃/min，將溫度升至100 ℃；第二次升溫處理，升溫速度為30 ℃/min，溫度升至170 ℃；第三次升溫調整，升溫速度為40 ℃/min，升溫至240 ℃后，保持此溫度2 min；第四次升溫，升溫至250 ℃，不再升溫，保持此溫度3 min。

2 優化水質檢測方法的路徑

2.1 滴定法優化

使用滴定法檢測，測定水質的各類指標，現場檢測結果與實際情況的偏差量介于0.07～9.8 mg/L。在優化滴定法時，需加強偏差量控制，增加檢測結果與實際情況的貼合性。制定更精密的檢測方案：采取多濃度級別的水質檢測方案，設計成“低級”、“中級”、“高級”三個類型，分別進行水樣測定；每個類型的水樣，選擇6 個樣品進行平行測定，獲取各組檢測結果的平均值，增加檢測結果的精確性[4]。方法調整后，重新進行水質檢測，檢測結果與標準溶液情況的偏差量明顯減小。其中，總硬度“低級”區的水質測定平均值p 約為178 mg/L，與實際參數q 為177.6 mg/L，偏差值Δ=0.48 mg/L；總硬度“中級”區p 值為352 mg/L，q 值為351 mg/L，Δ 為1 mg/L；總硬度“高級”區的p 值為900 mg/L，q 值為898.2 mg/L，Δ 為1.8 mg/L。氯化物的低級至高級三個分區檢測結果，偏差量介于0.4～1.2 mg/L。總堿度的檢測結果，偏差值處于1.2～2.3 mg/L。耗氧量的測定結果，偏差量大于0.75 mg/L、且不超過3.1 mg/L。由此發現：經過水質濃度分級、增加平行檢測次數的優化處理后，滴定法水質檢測結果與實際情況的偏差量明顯減小，從初期偏差量最大值9.8 mg/L 降至3.1 mg/L，明顯提高了滴定法水質檢測的準確性，使檢測結果更符合實際情況。

2.2 分光光度法優化

分光光度法進行水質檢測時，顯色時間t 設計不合理，測定硼含量時，設定的t 值為90 min。在進行方法優化時，設計多級t，具體t 值優化結果為：t1=0，t2=15，t3=30，t4=45，t5=60，t6=75，t7=90，單位為min。以15 min 為間隔，0～90 ℃設計7 個顯色時間，綜合判斷吸光度的變化。經檢測發現：檢測至t5=60 時，吸光度參數不再發生變化。由此說明，分光光度法進行水質中“硼”成分檢測時，需縮短顯色時間，將時間更改為60 min，以此提高檢測速度。

2.3 電耦法優化

檢測時，引入了34 種元素，檢測過程可能存在相互干擾問題。在檢測方法優化時，將34 種元素精簡為4 種。精簡確定的元素為銦、鍺、銠、鉍。元素精簡處理后，有效消除了各元素之間的相互干擾關系，增加檢測速度，獲取更精確的檢測結果[5]。其中，測定時間縮短了30%，檢測準確性提高了35%。

2.4 組合法優化

此方法初期選用的色譜柱類型為“DB-5MS”，此設備在水質檢測中，無法快速給出“四氯化碳”、“三溴甲烷”的混合量。為此，在方法優化時，將色譜柱類型變更為“EPA 524.3”，以此有效獲取“揮發性有機物”的含量，提高了組合法水質檢測的綜合能效。實際檢測時，優化選擇的色譜柱，能夠在4 min 內有效分解水中的化合物，獲取檢測結果，檢測效率較高。

3 結語

本文參照“滴定”、“分光光度”各類方法的水質檢測流程，從分級檢測、調整顯色時間、精簡添加元素、更換色譜柱四個方面，進行方法優化。優化效果較為明顯，更為符合水質檢測的精確性、快速性各項要求。