顯色條件和測量條件對水質中硫化物測定的影響

摘 要：亞甲基藍分光光度法是測定硫化物的經典方法，目前采用該原理的現行標準在顯色條件和測量條件方面存在差異。為解決這一差異，試驗探究了顯色劑加入方式、顯色劑用量、顯色溫度、顯色時間、測定波長和比色皿寬度對測定的影響。結果表明：將樣品定容后加入顯色劑，可減少液上空間對測定的影響；顯色劑用量為10 mL時，各質量濃度點的吸光度更高；應嚴格保證實際樣品與標準樣品的顯色溫度，宜控制在20 ℃左右；顯色10 min后即可進行比色，宜在3 h內完成比色；選擇665 nm作為測定波長具有更好的分辨率；測定低濃度樣品時，選用30 mm量程比色皿可有效提高測量精度。

關鍵詞：硫化物；顯色條件；測量條件

中圖分類號：S912"""" 文獻標志碼：A

文章編號：1004-6755（2025）02-0027-05

亞甲基藍分光光度法是測定硫化物含量的經典方法，因其具有檢出限低、顯色穩定、易于操作等優點，已廣泛應用于水環境、化妝品、土壤和沉積物等介質中硫化物含量的測定。方法原理為：在酸性條件下，通過加熱吹氣或蒸餾方式將樣品中的硫化物導入吸收液，生成的硫離子在硫酸鐵銨酸性溶液中與N，N二甲基對苯二胺反應生成亞甲基藍，于一定波長處測定吸光度，硫化物含量與吸光度值成正比^[1-5]。目前國內關于硫化物測定方法的研究，多是基于此原理對樣品的預處理方式不斷優化改進。如章琪等^[6]分別采用氫氧化鈉、乙酸鋅—乙酸鈉溶液作吸收液測定水中硫化物，結果顯示兩種吸收液均能滿足檢測需求，但氫氧化鈉溶液分析更穩定，操作更簡單。李玉璞^[7]通過研究影響水中硫化物測定的幾個因素發現，固定的樣品應在96 h內測定，以鹽酸作為酸化劑效果優于硫酸和磷酸，“酸化—蒸餾—吸收”法的回收率高于“酸化—吹氣—吸收”法。王煒等^[8]考察了餾出速率和餾出量對硫化物測定的影響，探索出最優蒸餾條件，并采用該條件對多個土壤、沉積物和污泥樣品進行了測定，測定結果的相對標準偏差在4.4%～7.6%，加標回收率在77.8%～91.2%，對不同樣品硫化物的測定具有廣泛適用性。本試驗以《水質硫化物的測定亞甲基藍分光光度法》（HJ 1226—2021）為基礎，參考其他現行國內標準及前人研究經驗，探討顯色時間、顯色溫度、顯色劑加入量及加入方式、比色皿寬度和測定波長對硫化物測定的影響，以期為實驗室分析提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

雙光束紫外可見分光光度計（TU1950，北京普析通用儀器有限責任公司）、天平（BSA224S，賽多利斯）、電熱恒溫水浴鍋（DK98Ⅱ，天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2 主要試劑

N，N二甲基對苯二胺鹽酸鹽溶液（2 g/L，國藥集團化學試劑有限公司）、硫酸鐵銨溶液（100 g/L，國藥集團化學試劑有限公司）、氫氧化鈉溶液（10 g/L，國藥集團化學試劑有限公司）、硫化物標準溶液（100.0 g/L，環境標準樣品研究所）、去離子水或等效純水。

1.3 試驗方法

1.3.1 顯色劑加入方式對測定的影響

向100 mL比色管中加入20 mL氫氧化鈉吸收液，分別量取1.00、3.00、7.00 mL硫化物標準使用液（10.0 mg/L）于各比色管中，每個濃度樣品進行6次平行測定，各濃度樣品均按照如下3種方式加入顯色劑。以10 mm比色皿作參比，在波長665 nm處測定每個樣品的吸光值，計算不同顯色劑加入方式下的各濃度樣品相對標準偏差。

1.3.1.1 方式1 向比色管中加入去離子水至約60 mL，沿比色管壁緩慢加入10 mL N，N二甲基對苯二胺溶液，立即蓋塞并緩慢倒轉一次。拔塞，沿比色管壁緩慢加入1 mL硫酸鐵銨溶液，立即蓋塞并充分搖勻。放置10 min，用去離子水定容至標線，搖勻。

1.3.1.2 方式2 依次加入10 mL N，N二甲基對苯二胺溶液和1 mL硫酸鐵銨溶液，加水至標線，混勻，10 min后測定吸光值。

1.3.1.3 方式3 加水定容至標線，沿比色管壁緩慢加入10 mL N，N二甲基對苯二胺溶液，立即蓋塞并緩慢倒轉一次。拔塞，沿比色管壁緩慢加入1 mL硫酸鐵銨溶液，立即蓋塞并充分搖勻，10 min后測定吸光值。

1.3.2 顯色劑加入量對測定的影響

N，N二甲基對苯二胺用量影響硫化物測定的顯色反應^[9]。在目前現行國內標準中，關于該試劑的用量有所差異。本試驗參照上述標準和相關研究，探究N，N二甲基對苯二胺溶液的不同加入量對標準系列斜率和相關系數的影響。具體方法為：配制3套質量濃度為0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、0.70 mg/L的標準系列，按照方式3加入顯色劑，其中N，N二甲基對苯二胺溶液的加入量分別為5、7、10 mL。控制顯色溫度為20 ℃，以10 mm比色皿作參比，在波長665 nm處測定樣品吸光度，建立標準曲線。

1.3.3 顯色溫度對測定的影響

配制6套質量濃度為0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、0.70 mg/L的標準系列，利用空調或電熱恒溫水浴鍋，調控樣品顯色溫度分別為12、15、20、25、30、35 ℃，按照方式3加入顯色劑，以10 mm比色皿作參比，在波長665 nm處測定樣品吸光度，建立標準曲線。通過考察不同溫度條件下的標準系列斜率和相關系數，研究顯色溫度對測定的影響。

1.3.4 顯色時間對測定的影響

配制質量濃度為0.10、0.30、0.70 mg/L的樣品，按照方式3加入顯色劑，控制顯色溫度為20 ℃，設置顯色時間分別為10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，在波長665 nm處測定樣品吸光度，觀察吸光值變化情況。

1.3.5 測定波長對測定的影響

現行采用亞甲基藍分光光度法原理測定硫化物含量的相關標準中，對于測定波長的選擇沒有統一標準，如650、665、670 nm。本文通過設置以下試驗，探究了硫化物測定的最佳波長，具體方法為：配制質量濃度為0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、0.70 mg/L的標準系列，按照方式3加入顯色劑，控制顯色溫度為20 ℃，分別在波長650、655、660、665、670 nm處測定樣品吸光度，建立標準曲線。同時以蒸餾水為參比，選取質量濃度為0.30 mg/L的反應液在640～680 nm波長下掃描吸收光譜圖，確定其最大吸收波長。

1.3.6 比色皿寬度對測定的影響

配制質量濃度為0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mg/L的標準系列，按照方式3加入顯色劑，控制顯色溫度為20 ℃，在波長665 nm處，分別采用10 mm、30 mm比色皿測定樣品吸光度，建立標準曲線。以扣除空白值后與0.01吸光度相對應的濃度值作為檢出限^[10]，確定兩種比色皿寬度下的方法檢出限。計算公式如下。

MDL=0.01/b

式中：MDL為方法檢出限，b為回歸直線斜率。

2 結果與討論

2.1 顯色劑加入方式對測定結果的影響

如表1所示，三種顯色劑加入方式相對標準偏差分別為0.56%～2.44%、0.78%～1.58%、0.69%～1.53%，無顯著性差異。然而由于顯色反應是在酸性條件下進行，樣品中部分硫離子揮發到液上空間會對亞甲基藍的生成量產生影響，采用方式3添加顯色劑，可使實際樣品與標準系列在顯色時液上空間體積較小且保持一致。此外，方式3條件下，由于增加了樣品的體積，可使更高濃度的樣品吸光值在0.2～0.7之間，從而擴大了方法的檢測范圍。

2.2 顯色劑加入量對測定結果的影響

如表2所示，N，N二甲基對苯二胺溶液用量分別為5、7、10 mL時，所建立標準曲線線性回歸方程的相關系數均在0.999以上。其中，N，N二甲基對苯二胺溶液用量為10 mL時，相同濃度樣品的吸光度最高。由于分光光度計吸光值在0.2～0.7范圍內準確度最高，當顯色劑用量為10 mL時，樣品吸光度更接近該范圍，選用此用量能更好地滿足檢測需求。

2.3 顯色溫度對測定結果的影響

如表3所示，顯色溫度影響硫化物含量的測定。當顯色溫度為15 ℃時，有較高吸光值，之后，隨著顯色溫度的升高，相同濃度硫化物的吸光度逐漸降低^[11]，這可能與溫度較高導致硫化物揮發有關。當溫度為12 ℃時，硫化物吸光度也相對較低，說明溫度過低，顯色不完全^[12]。從相關系數來看，不同顯色溫度下建立的標準曲線均呈現良好線性，在實際測定中應借助空調或電熱恒溫水浴鍋嚴格保證實際樣品與標準樣品顯色溫度一致。建議顯色溫度控制在20 ℃左右，以獲得較高的吸光度。

2.4 顯色時間對測定結果的影響

如表4所示，采用亞甲基藍分光光度法測定硫化物時，顯色10 min即可進行比色，且生成的亞甲基藍絡合物至少能穩定3 h。

2.5 測定波長對測定結果的影響

對質量濃度為0.30 mg/L的硫化物樣品在640～680 nm范圍內進行光譜掃描，結果如圖1所示，樣品在665 nm波長處有最大吸收峰。繼續考察不同波長下顯色液吸光度與硫化物濃度的線性關系變化，結果如表5所示。在650～670 nm波長下建立的標準曲線均呈現良好的線性關系，表明上述波長均可作為亞甲基藍分光光度法的測定波長。其中，所建立的標準曲線在665 nm波長處斜率最高，根據斜率越高分辨率越高的理論，選擇665 nm作為測定波長具有更好的分辨率。

2.6 比色皿寬度對測定結果的影響

如表6所示，實驗建立了低濃度樣品的標準曲線。當選用10 mm比色皿進行比色時，方法檢出限為0.01 mg/L，選用30 mm比色皿時，檢出限為0.003 mg/L，并且滿足大部分標準溶液的吸光度在0.2～0.7范圍內。因此，在進行低濃度樣品測定時，通過選用30 mm的比色皿可有效提高方法的靈敏度和準確度。

3 結論

硫化物廣泛存在于自然界中，人類的活動也會產生硫化物，其含量高低已成為衡量環境質量狀況的重要指標。本文探究了影響亞甲基藍分光光度法測定的顯色條件和測量條件，結果表明：顯色時，預先將樣品定容到100 mL后，貼壁依次加入顯色劑可減少液上空間的影響；顯色劑加入量為10 mL時，標準樣品具有更高的吸光度；顯色溫度影響顯色反應，須嚴格保證實際樣品與標準樣品的顯色溫度一致，可將溫度控制在20 ℃左右，以獲得更高的吸光度；顯色10 min后即可進行比色，亞甲基藍絡合物至少能穩定3 h；當測定波長為665 nm時，標準曲線的各質量濃度點吸光度最高，選擇665 nm作為測定波長具有更好的分辨率；測定低濃度樣品時，選用30 mm量程的比色皿，可有效提高方法的準確度和靈敏度。

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The influence of colorimetric and measurement conditions on the determination of sulfides

SU Zhaojun^1，2，CUI Weiqi^1，2，ZHANG Kai^1，2，WANG Shanwu^1，2

（1.Binzhou Marine Development Research Institute，Binzhou 256600，China；2.Key Laboratory of Aquatic Seedling Breeding and Healthy Aquaculture in Binzhou City， Binzhou 256600，China）

Abstract：The methylene blue spectrophotometric method is a classic method for determining sulfides， but the current standards that use this principle have differences in color development and measurement conditions. To address this difference， experiments were conducted to investigate the effects of the method of adding color reagents， the amount of color reagents used， the color temperature， the color time， the measurement wavelength， and the width of the colorimetric dish on the measurement. The results showed that adding a color reagent after the sample was made to volume can reduce the influence of liquid space on the measurement. When the amount of color developer used is 10 mL， the absorbance at each concentration point is higher. The color development temperature between the actual sample and the standard sample should be strictly ensured， and should be controlled at around 20 ℃. After 10 minutes of color development， color comparison can be carried out， and it is recommended to complete the comparison within 3 hours; Choosing 665 nm as the measurement wavelength has better resolution. When measuring low concentration samples， using a 30 mm range colorimetric dish can effectively improve measurement accuracy.

Key words：sulfides; color rendering conditions; measurement conditions

（收稿日期：2024-11-04）