海光讲堂 | 实例分析-连续流动法测定地表水中挥发酚和总氰化物

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为了解北京市某地区河流受污染情况，采用连续流动法测定该河上、下游河水中挥发酚和总氰化物的含量。实验结果表明：该河水未受挥发酚和总氰化物的污染，两者均在《地表水环境质量标准》中规定的Ⅴ类地表水水质限值之内。利用连续流动法测定的标准曲线良好，线性相关系数均为0.9997；重复性好，精密度分别为0.75%和0.65%；检出限低，分别为0.16μg/L和0.28μg/L；准确度高，均在真值范围内；加标回收率高，在92.6-105.0%之间。与手动法相比，该法分析速度快、试剂消耗量少、可批量检测，并减少了化学试剂对操作人员的伤害。

挥发酚和氰化物是两种当前水环境的主要污染物质，也是我国水质行业常规监测项目，这两种物质在天然水体中含量极少，主要来自焦化、煤气制造、石油精炼、冶金、电镀等工厂排放的废水。

挥发酚为原生质毒，属高毒物质。人体摄入一定量时，可出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头昏、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状。水中含有酚类，直接影响饮用和水产养殖。水中含低浓度酚（0.1～0.2mg/L）时，可使生长鱼的鱼肉有异味；含酚为1 mg/L ，可影响鱼的产卵和回游，或产生“回避”行为；高浓度（大于5 mg/L） 时则造成中毒死亡。含酚浓度高的废水用于农田灌溉，会使农作物枯死或减产。《地表水环境质量标准》中规定Ⅴ类地表水水质限值为0.1mg/L。国内外主要测定方法有4-氨基安替比林分光光度法和流动注射-4氨基安替比林分光光度法和连续流动分析法。   

总氰化物包括毒性极强的简单氰化物和毒性较小的络合氰化物。其中，简单氰化物对人体危害极大，可引起急性中毒，也可造成慢性中毒。其口服的致死量，一般认为口服氰化钾（或纳）致死量为1～2mg/kg，由此可见氰化物对人体危害之甚。除此之外，氰化物对水生生物也有很大毒性（虫类≤0.1mg/L，微生物≤0.3mg/L,鱼类≤0.3mg/L~0.5mg/L)。《地表水环境质量标准》中规定Ⅴ类地表水水质限值为0.2mg/L。国内外主要测定方法有容量法和分光光度法、流动注射-分光光度法和连续流动分析法。

在上述方法中，手动检测速度慢，工作强度大，耗时长，且试剂的频繁操作对检测人员危害很大。随着仪器自动化技术的发展，连续流动分析法已成功且广泛地用于水中挥发酚和总氰化物的测定。这种方法可批量测试样品，且分析速度快、样品和试剂用量少、操作简便，具有高的灵敏度和低的检出限。笔者利用连续流动法测定地表水中挥发酚和总氰化物的含量，选用北京市某地区河水。结果表明，该河河水在检测河段未受挥发酚和氰化物的污染，同时利用该法得到的测定结果准确可靠，可广泛应用于地表水中上述项目的分析。

1.1  连续流动分析仪工作原理

连续流动分析仪是利用蠕动泵将空气、试样和试剂分别吸引到已确定的密闭流路中，样品与试剂按照特定的顺序和比例混合，通过蒸馏、消解等反应，待反应平衡后进入流通池进行光度检测，进而根据朗伯-比尔定律测定样品中待测物的含量。

1.2  化学反应原理

挥发酚：样品与蒸馏试剂磷酸溶液混合后蒸馏生成的酚气体用氢氧化钠吸收液吸收，在pH=10.0±0.2条件下，在铁氰化钾存在下，与4-氨基安替比林生成橙红色的安替比林染料，在505 nm波长下检测吸光度。

总氰化物：样品与消化试剂混合经在线紫外消解和加热蒸馏后生成氰化氢气体，用氢氧化钠吸收液吸收该气体。在pH=3.8条件下，氰化物与氯胺T作用生成氯化氰，然后与异烟酸反应，经水解而成戊烯二醛，最后再与巴比妥酸作用生成紫蓝色化合物，在600 nm波长下检测吸光度。

2.1  主要仪器

HGCF-100型连续流动分析仪（北京海光仪器有限公司）；

冷却循环水系统（北京海光仪器有限公司）；

超纯水机。

2.2  试剂

在测试中若未做特别说明，均使用分析纯试剂。配制试剂所用的水必须为去离子水或蒸馏水。所有试剂若未做特别说明，均需在测试完毕后放入冰箱冷藏。贮存容器若未做特别说明，可贮存于塑料瓶或玻璃瓶。

挥发酚标准溶液（即苯酚溶液），国家环保部，500mg/L，20mL/瓶。

氰化物标准溶液，中国计量科学研究院，规格为：50mg/L，20mL /瓶。

盐酸、磷酸为优级纯，其他试剂均为分析纯；所有药品均采购自国药集团。

2.3  试剂种类

挥发酚试剂：铁氰化钾溶液、4-氨基安替比林溶液、10%磷酸、0.01mol/LNaOH溶液、3%Brij、挥发酚标准溶液。

总氰化物试剂：缓冲溶液、氯氨T溶液、显色试剂、消解试剂、3%Brij、0.01mol/LNaOH溶液、总氰化物标准溶液液。

3.1　标准曲线的制备

挥发酚标准系列：分别移取1、2、4、6、8、10 mL 1 mg/L的挥发酚标准使用液于不同的100mL容量瓶中，用0.01mol/LNaOH 定容，摇匀，备用（相应浓度为分别为10.00、20.00、40.00、60.00、80.00、100.00 μg/L）。

总氰化物配制浓度及方法同上。

3.2　仪器工作条件

蠕动泵泵速：12转/min；波峰间距：230s；实验波长：挥发酚505nm，总氰化物600nm；加热温度：挥发酚135℃，总氰化物145℃/37℃；取样时间：90s；清洗时间：140s；积分时间：20ms；计算方法：峰高法。

3.3　样品测定方法

按照顺序依次打开电脑、自动进样器、化学反应单元、冷却循环水等电源开关，打开操作软件。

设定挥发酚和总氰化物对应的仪器条件，生成新的流程文件，并输入标准系列的数目及其浓度值，样品个数、样品重复测量次数等参数。设定好加热温度，当温度达到100℃后，将所有试剂管放入去离子水中，启动蠕动泵。在基线稳定后，根据流程文件顺序，依次测定标准系列和样品溶液。

分析结束后，泵入去离子水约20min，冲洗管路。然后将所有泵管放在空气中，直至管路中液体全部排空。停止泵，松开泵管压块，依次关闭各部件电源。

4.1　线性相关系数

依次测定3.1中挥发酚和总氰化物标准系列溶液，线性回归方程及相关系数见表1。

实验结果表明，挥发酚和总氰化物在10～100μg/L浓度范围内线性关系良好。

表1  标准工作曲线方程与线性相关系数

4.2  精密度与方法检出限

分别以浓度为50µg/L的挥发酚和总氰化物标准溶液为测试对象，进行7次重复测定，计算两者精密度（用测定浓度的相对标准偏差RSD%表示）。分别测定挥发酚和总氰化物2µg/L标准溶液7次，根据USEPA法MDL=t（n-1,0.99）*S计算检出限。其中t（n-1,0.99）为置信度99%，自由度为n-1时的t值，n为重复测定的样品数。在99%的置信区间，t（9,0.99）=2.82。S为重复测定10次的标准偏差。

表2  精密度实验

由表2可知，连续流动法分析挥发酚和总氰化物标准样品，精密度均小于1%，重现性较好，符合水质监测实验室质量控制的要求。

表3  方法的检出限实验

由表3可知，两者的方法检出限均低于地表水环境质量标准规定的限值。

4.3  准确度实验

准确度常用来度量一个特定分析程序所获得的分析结果与真值之间的符合程度。它是系统误差和随机误差的综合指标。决定着分析结果的可靠性。准确度用绝对误差或相对误差表示，绝对误差或相对误差越小，准确度越高。对国家环境保护部标准样品研究所的不同挥发酚、总氰化物标准样品进行测定，结果见表4。

表4 挥发酚、总氰化物标准样品的测定结果

由表4可知，不同标准样品的测定值均在真值范围内，相对误差小，准确度高，重复测定7次的平行性好，可见用该方法具有较高的准确性和重复性。

4.4 实际样品测定与加标回收试验

为考量某河流水质状况，特取上、下游河段的河水进行分析。用氢氧化钠稀溶液定容样品，在测定样品的同时，于同一样品的子样中加入一定量的标准物质进行测定，计算加标回收率，结果表5。

表5  实际样品及加标回收结果

由表5可知，用连续流动法测定实际样品中的挥发酚和总氰化物，加标回收率为92.6%～105.0%，在浓度<0.05mg/L的监测范围内，测定结果符合加标回收率范围要求85%～115%。 

通过上述实验可知：

（1）该河取样点水质未受挥发酚和总氰化物的污染；

（2）连续流动法测定地表水中挥发酚和总氰化物的标准曲线良好，线性相关系数为0.9997；重复性好，精密度分别为0.75%和0.65%；检出限低，分别为0.16μg/L和0.28μg/L，满足仪器检测要求；样品测量值分别满足《地表水环境质量标准》中Ⅴ类地表水水质限值为0.1 mg/L 和0.2mg/L的要求；准确度高，均在真值范围内；加标回收率高，在92.6-105.0%之间，测定结果准确可靠。

（3）连续流动法分析速度快、试剂消耗量少、可批量检测，减少了试剂对操作人员的伤害。适用于地表水中挥发酚和总氰化物的测定。

HGCF系列全自动流动分析仪

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