水中碘化物的3種測定方法比較

董志梅 黃葉薇

摘 要：目的：通過離子色譜法、硫酸鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質譜法3種方法測定水中碘化物，通過實驗比較，分析3種方法的優缺點。方法：選取質控樣品作為實驗對象，按照3種方法實驗步驟測定各實驗組水中碘化物濃度。結果：3種檢測方法線性關系均滿足實際檢測要求，且相關系數R2≥0.999。電感耦合等離子體質譜法檢出限為0.6 μg·L-1，加標回收率為100.8%，相對標準偏差為0.36%～0.45%；硫酸鈰催化分光光度法檢出限為1.2 μg·L-1，加標回收率為84.4%，相對標準偏差為0.80%～1.91%；離子色譜法檢出限為8 μg·L-1，加標回收率為91.4%，相對標準偏差為0.23%～1.11%。結論：3種檢測方法檢測范圍廣、靈敏度高，且精密度和準確度表現良好，均可準確測定水中碘化物的含量。

關鍵詞：碘化物；離子色譜法；硫酸鈰催化分光光度法；電感耦合等離子體質譜法

Abstract： Objective： To determine iodine content in water by ion chromatography， cerium sulfate catalytic spectrophotometry and inductively coupled plasma mass spectrometry， and to analyze the advantages and disadvantages of the three methods through experimental comparison. Method： Quality control samples were selected as experimental objects， and the concentration of iodine in water of each experimental group was determined according to the experimental steps of the three methods. Result： The linear relationship of the three detection methods all meet the actual detection requirements， and the correlation coefficient R2≥0.999. The detection limit of inductively coupled plasma mass spectrometry was 0.6 μg·L-1， the spiked recovery rate was 100.8%， and RSD was 0.36%～0.45%. The detection limit of cerium sulfate catalytic spectrophotometry was 1.2 μg·L-1， the spiked recovery rate was 84.4%， and RSD was 0.80%～1.91%. The detection limit of ion chromatography was 8 μg·L-1， the spiked recovery rate was 91.4%， and RSD was 0.23%～1.11%. Conclusion： The three detection methods have a wide range of detection， high sensitivity， and good precision and accuracy， and can accurately determine the content of iodide in water.

Keywords： iodide; ion chromatography; cerium sulfate catalytic spectrophotometry; inductively coupled plasma mass spectrometry

水中碘化物的來源主要是農業和工業廢水，農業和工業廢水中含有較多碘磷硫化物，流入地表水中或滲透到地下會使水中碘化物含量上升，大量攝入碘化物會引起甲狀腺腫大。人體攝入碘元素的主要途徑是飲水，而準確測定水中碘化物的含量對于保障民眾飲水安全具有現實意義[1-2]。目前，常用于水樣中碘化物分析的方法主要有離子色譜法、氣相色譜法、比色法和分光光度法等，檢測工作中受實際樣品狀態、樣品基質、檢測條件以及環境等因素的影響，不同分析方法各有利弊[3-4]。本文選擇離子色譜法、硫酸鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質譜法3種檢測方法開展實驗，對3種分析方法進行方法學驗證比較，以期為檢測工作中選擇最佳水中碘化物檢測方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品準備

選取滿足實驗的水樣，緩慢充滿容器至溢流，并進行密封保存，0～4 ℃冷藏，避光。

1.2 離子色譜法

1.2.1 試劑與儀器

（1）試劑。氫氧化鈉（優級純），天津光復化學試劑有限公司；碳酸鈉（優級純），科密歐化學試劑有限公司；碳酸氫鈉（優級純），科密歐化學試劑有限公司；碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1），國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

（2）儀器。930 Compact IC Flex離子色譜儀，瑞士萬通公司；電導檢測器；Metrohm色譜柱A Supp4-250（250 mm×4 mm，9 μm）。

1.2.2 儀器參數

流速：1.0 mL·min-1；溫度：45 ℃；進樣量：250 μg·L-1；淋洗液：3.2 mmol·L-1碳酸鈉+1.0 mmol·L-1碳酸氫鈉；再生液：0 mmol·L-1硫酸。

1.2.3 實驗方法

樣品采集依據《地表水和污水監測技術規范》《地下水環境監測技術規范》[5-6]進行，采集后立即置于棕色容量瓶中，加入氫氧化鈉飽和溶液調節pH值約為12。樣品經0.45 μm濾膜過濾，棄去初濾液10 mL，收集后續濾液待測。

1.2.4 標準工作溶液配制

分別準確吸取0 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、8.00 mL和10.00 mL碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1）于100 mL容量瓶中，用水稀釋至標線并混勻，得到濃度分別為0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、50 μg·L-1、80 μg·L-1和100 μg·L-1的標準工作溶液。

1.3 硫酸鈰催化分光光度法

1.3.1 試劑

濃硫酸（優級純），國藥集團；二氯異氰尿酸鈉（分析純），星菲化學；氯化鈉（優級純），國藥集團；四水合硫酸鈰（分析純），國藥集團；碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；亞砷酸，壇墨質檢-標準物質中心。

1.3.2 儀器

RN3002/RN3002-S紫外分光光度計（1 cm比色皿），寧波然諾科學儀器有限公司；SSY6恒溫水浴箱（控溫精度±0.2 ℃），北京泰克儀器有限公司。

1.3.3 實驗方法

分別吸取水樣及碘標準系列溶液各2.0 mL于玻璃試管中，再分別加入二氯異氰尿酸鈉溶液0.5 mL，混勻后靜置10 min，再加入亞砷酸溶液2.0 mL，混勻后放于（30±0.2）℃恒溫水浴鍋中15～20 min。秒表計時，依順序每管間隔相同時間30 s，準確加入0.20 mL硫酸鈰銨溶液后立即混勻并放回水浴。待碘標準濃度為20 μg·L-1管加入硫酸鈰銨溶液后30 min時，依順序每管間隔相同時間30 s，于380 nm波長下，以純水為參比，測定各實驗組吸光度值。樣品皿與參比皿盛純水在測定波長下的吸光度值差不應超過0.002。

1.3.4 標準工作溶液配制

（1）碘化物標準中間溶液。準確吸取碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1）20.00 mL于100 mL容量瓶中，用水溶液稀釋至刻度，得到碘化物標準中間溶液（200 μg·L-1）。

（2）標準工作溶液。分別準確移取碘化物標準中間溶液（200 μg·L-1）0 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL和10.00 mL于100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，得到濃度分別為0 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、12 μg·L-1、16 μg·L-1和20 μg·L-1的標準工作溶液。

1.4 電感耦合等離子體質譜法

1.4.1 試劑與儀器

（1）試劑。四甲基氫氧化銨（分析純），南京試劑；碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；質譜調諧液，日本島津；內標（In），日本島津。

（2）儀器。ICPMS-2030LF電感耦合等離子體質譜儀，日本島津。

1.4.2 儀器參數

等離子體氣流速：9.0 L·min-1；輔助氣流速：1.10 L·min-1；載氣流速：0.70 L·min-1；池氣體流速：6.0 mL·min-1；池電壓：-21.0 V；能量過濾器電壓：7.0 V；霧室溫度：5 ℃。

1.4.3 實驗方法

取水樣10 mL直接測定，碘的測定質量數為127，以In元素作為內標，其質量數為115。

1.4.4 標準工作溶液配制

（1）標準使用溶液。準確吸取碘化鉀溶液（1 000 μg·L-1）10.00 mL于100 mL容量瓶中，用0.25%四甲基氫氧化銨水溶液稀釋至刻度，得到碘化物標準使用溶液（100 μg·L-1）。

（2）標準工作溶液。分別準確移取0 mL、0.60 mL、1.00 mL、5.00 mL、10.0 mL和20 mL碘化物標準使用溶液（100 μg·L-1）于6個100 mL容量瓶中，用0.25%四甲基氫氧化銨水溶液定容至刻度，得到濃度分別為0 μg·L-1、0.6 μg·L-1、1.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1和20.0 μg·L-1的標準工作溶液。

2 結果與分析

2.1 標準曲線與檢出限

由表1可知，3種檢測方法得到的校正曲線相關系數R2均大于0.999，符合質量控制要求。其中，電感耦合等離子體質譜法檢出限為0.6 μg·L-1，離子色譜法線性范圍為0～100 μg·L-1，線性范圍最廣。目前，北海地下水碘化物濃度在4～20 μg·L-1，3種檢測方法均可滿足現階段檢測要求。檢測低濃度樣品時，應優先選擇電感耦合等離子體質譜法。

2.2 精密度和準確度

2.2.1 精密度

分別采用硫酸鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質譜法對濃度為5.19 μg·L-1和12.8 μg·L-1的質控樣品連續測定7次，采用離子色譜法對濃度為10.60 μg·L-1和61.70 μg·L-1的質控樣品連續測定7次。由表2可知，3種檢測方法測定不同濃度質控樣品時，相對標準偏差為0.23%～1.91%，精密度均能滿足實驗要求。其中，離子色譜法檢測高濃度樣品時精密度更高，為0.23%；電感耦合等離子體質譜法各測量值之間的離散程度最小，精密度最好。

2.2.2 準確度

分別采用硫酸鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質譜法對濃度為5.19 μg·L-1和12.8 μg·L-1質控樣品平行測定7次，采用離子色譜法對濃度為10.60 μg·L-1和51.70 μg·L-1質控樣品平行測定7次。由表3可知，對于濃度為5.19 μg·L-1質控組，硫酸鈰催化分光光度法的測定平均值為5.08 μg·L-1，相對誤差為2.12%；電感耦合等離子體質譜法的測定平均值為5.13 μg·L-1，相對誤差為1.16%。對于濃度為12.8 μg·L-1質控組，硫酸鈰催化分光光度法測定平均值為12.49 μg·L-1，相對誤差為2.42%；電感耦合等離子體質譜法的測定結果為12.91 μg·L-1相對誤差為0.86%；對于濃度為10.60 μg·L-1和51.70 μg·L-1質控組，離子色譜法的測定平均值分別為10.40 μg·L-1和51.51 μg·L-1，相對誤差分別為1.89%和0.37%。離子色譜法測定高濃度樣品時相對誤差較小，準確度較好；與硫酸鈰催化分光光度法相比，電感耦合等離子體質譜法相對誤差較小，準確度較高。

2.3 加標回收率

選取同一水質樣品，分別采用離子色譜法、硫酸鈰催化分光光度法、電感耦合等離子體質譜法3種方法進行加標回收試驗。由表4可知，3種檢測方法的加標回收率為84.4%～100.8%，均滿足相關規定要求。其中加標回收率最高的檢測方法是電感耦合等離子體質譜法，而硫酸鈰催化分光光度法最低。

3 結論

通過3種檢測方法測定水中碘化物含量，3種方法均可以實現水中碘化物含量的準確測定。其中，電感耦合等離子體法檢出限為0.6 μg·L-1，適用于低濃度樣品檢測，但檢測成本較高；硫酸鈰催化分光光度法既可滿足低濃度樣品檢測，也可滿足高濃度樣品檢測，但實驗操作較為復雜，對實驗時間及條件要求較嚴格；離子色譜法檢出限為8 μg·L-1，適用于高濃度樣品檢測。綜上所述，實驗室可根據實際檢測工作情況，選擇合適的檢測方法。

參考文獻

[1]宋辛祎，許春雪，安子怡，等.天然水樣品中碘化物分析方法探討[J].巖礦測試，2023，42（3）：587-597.

[2]中國國家標準化管理委員會，中華人民共和國國家市場監督管理總局.生活飲用水衛生標準：GB 5749—2022[S].北京：中國標準出版社，2022.

[3]環境保護部.水質 碘化物的測定 離子色譜法：HJ 778—2015[S].北京：中國環境科學出版社，2015.

[4]中華人民共和國國家市場監督管理總局，中國國家標準化管理委員會.生活飲用水標準檢驗方法：GB/T 5750—2023[S].北京：中國標準出版社，2023.

[5]國家環境保護總局.地表水和污水監測技術規范：HJ/T 91—2002[S].北京：中國環境科學出版社，2002.

[6]國家環境保護總局.地下水環境監測技術規范：HJ/T 164—2004[S].北京：中國環境科學出版社，2004.

作者簡介：董志梅（1990—），女，廣西北海人，本科，助理工程師。研究方向：食品檢測及水質檢測。