亞甲藍(lán)分光光度法測定水中陰離子表面活性劑方法的探討

袁 菊，高師昀，曾廣銘，沈方祥

（貴陽市環(huán)境監(jiān)測中心站，貴州貴陽550002）

陰離子表面活性劑（LAS）是普通合成洗滌劑的主要成分，在工業(yè)和日常生活中的應(yīng)用日益廣泛，大量使用和排放會(huì)使水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重：陰離子表面活性劑形成泡沫覆于河面，改變水質(zhì)感官性狀，同時(shí)還具有不良的臭味，同時(shí)它能消耗水中溶解氧，降低水體恢復(fù)氧的速度和程度，使水中溶解氧含量減少，影響水生物的生長，直接或間接地影響了人類健康。因此，國家將陰離子表面活性劑列為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838－2002）基本控制項(xiàng)目之一［1］，對(duì)環(huán)境水樣中陰離子表面活性劑進(jìn)行監(jiān)測也很有必要。

測定水中陰離子洗滌劑的方法有：較早應(yīng)用儀器分析法為紅外法和電位滴定法。紅外法具有較好的選擇性，對(duì)LAS測定是一個(gè)較專一的方法，其不足之處是費(fèi)時(shí)，樣品用量大和必須具有紅外分光光度計(jì)?，F(xiàn)在常用的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法為GB 7494－87［2］亞甲藍(lán)分光光度法。此方法用于測定飲用水、地面水、生活污水及工業(yè)廢水中溶解態(tài)的低濃度亞甲藍(lán)活性物質(zhì)，最低檢出濃度為0.050mg／L LAS，檢測上限為2.0mg／L LAS。該方法對(duì)于任何濃度的水樣測定都是適用的，但測定程序繁瑣，耗時(shí)較長，分析人員的工作強(qiáng)度較大，而且三氯甲烷用量大，產(chǎn)生的廢液量多，這對(duì)于組成相對(duì)簡單的生活飲用水完全沿用國標(biāo)方法進(jìn)行測定，未免太過于復(fù)雜。之后，在《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版 增補(bǔ)版）［3］對(duì)陰離子洗滌劑的測定方法做了改進(jìn)，此方法簡化了一些的操作步驟，但方法的適用范圍和測定上限、測定上限未改變。作者做了大量的實(shí)驗(yàn)，用方法中規(guī)定的曲線濃度，是無法進(jìn)行操作的。此方法對(duì)超過約0.6mg／L的水樣測定吸光值將超過0.7，為此，作者把國家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品分別用GB 7494－87亞甲藍(lán)分光光度法與采用的優(yōu)化方法進(jìn)行了多次比對(duì)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化方法減少了操作步驟和試劑用量，大大減輕了分析人員的工作量，最重要的是減少了廢液的產(chǎn)生量，其結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度都能滿足質(zhì)控要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法原理

陰離子染料亞甲藍(lán)與陰離子表面活性劑（包括直鏈烷基苯磺酸鈉、烷基磺酸鈉和脂肪醇硫酸鈉）作用，生成藍(lán)色的離子化合物（MBAS），可被三氯甲烷萃取，其色度與濃度成正比，并可用分光光度計(jì)在波長652nm處測量三氯甲烷相的吸光度。

1.2 儀器

S 24可見分光光度計(jì)，上海棱光分析儀器廠；250mL分液漏斗（聚四氟乙烯活塞）。

1.3 試劑

1.3.1 LAS標(biāo)準(zhǔn)使用液（10.0μg／mL）：移取國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)研究所生產(chǎn)的500mg／L LAS標(biāo)準(zhǔn)溶液5.0mL于250mL容量瓶中，用純水定容至刻度，即：10μg／mL LAS標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.3.2 氫氧化鈉（NaOH）：1mol／L

1.3.3 硫酸（H2SO4）：0.5mol／L

1.3.4 氯仿（CHCl3）

1.3.5 亞甲藍(lán)溶液：稱取56.5g二水磷酸二氫鈉溶于300mL水中，移至1 000mL容量瓶中，加入6.8mL濃硫酸，搖勻。另加入亞甲藍(lán)溶液（亞甲基藍(lán)的提純：稱取30mg亞甲藍(lán)溶于100mL洗液中，轉(zhuǎn)移分液漏斗中，加入氯仿猛烈震搖，多次萃取，直至氯仿無色），用水定容至1 000mL。

1.3.6 洗滌液：稱取56.5g二水磷酸二氫鈉溶于300mL水中，移至1000mL容量瓶中，加入6.8mL濃硫酸，用水稀釋至1 000mL，搖勻即可。

1.3.7 酚酞指示劑：將1.0g酚酞溶于50mL乙醇，然后邊攪拌邊加入50mL水，濾去沉淀物即可。

1.4 分析與討論

1.4.1 試驗(yàn)水樣

采用貴陽市小河污水廠進(jìn)口和出口水樣；國家標(biāo)準(zhǔn)樣品（同一濃度），保證值：0.300mg／L，不確定值為0.020mg／L。

1.4.2 試驗(yàn)方案

1.4.2.1 方案1：國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 7494－87［2］的操作步驟和測試結(jié)果

取1組分液漏斗7個(gè)，分別加入100，99，98，95，90，85，80mL蒸餾水，然后分別移入0，1.00，2.00，5.00，10.00，15.00，20.00mL LAS標(biāo)準(zhǔn)使用液（10.0μg／L），搖勻。加入25mL亞甲藍(lán)溶液，搖勻后再加入10mL三氯甲烷，振搖30s。將三氯甲烷層放入預(yù)先盛有50mL洗滌液的第2個(gè)分液漏斗內(nèi)，重復(fù)萃取3次，每次用10nl三氯甲烷，合并所有三氯甲烷萃取液至第2個(gè)分液漏斗中，激烈振搖30s，靜置分層，將三氯甲烷層通過脫脂棉放入50mL容量瓶中。再用三氯甲烷萃取洗滌液2次（每次用量5 mL），一起合并到容量瓶中，加三氯甲烷到標(biāo)線，搖勻。用三氯甲烷做參比溶液，在652nm下比色，以測得的吸光度扣除空白實(shí)驗(yàn)值后，與相應(yīng)的LAS量繪制校準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程，結(jié)果見表1。

表1 2種方案標(biāo)準(zhǔn)曲線

然后對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行測定：分別取6份污水處 理廠進(jìn)口和出口水質(zhì)樣品、標(biāo)準(zhǔn)樣品各100mL于6個(gè)分液漏斗中，以酚酞為指示劑，逐滴加入氫氧化鈉溶液至水溶液呈桃紅色，再滴加硫酸至桃紅色剛好消失。在第6個(gè)分液漏斗中加入0.2mL 50mg／L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，之后的步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線測定，減去空白試驗(yàn)的吸光值后，計(jì)算樣品濃度，取其平均值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表2。1.4.2.2 方案2：優(yōu)化方法的操作步驟和測試結(jié)果

取1組分液漏斗7個(gè)，分別加入100，99.5，99，98，97，96，94mL蒸餾水，然后分別移入0，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00，6.00mL LAS標(biāo)準(zhǔn)使用液（10.0ug／L），搖勻。然后向每個(gè)漏斗中分別加入15mL亞甲藍(lán)溶液，搖勻后再加入15mL三氯甲烷，激烈振蕩30s，注意放氣。靜置分層，將三氯甲烷層通過脫脂棉，用10mm比色皿在652nm處比色。以三氯甲烷作為參比液，測量吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程，結(jié)果見表1。

同時(shí)分析實(shí)際樣品和國家標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別取5份污水處理廠進(jìn)口樣品50mL于6個(gè)分液漏斗中，再加入50mL蒸餾水，搖勻。以酚酞為指示劑，逐滴加入氫氧化鈉溶液至水溶液呈桃紅色，再滴加硫酸至桃紅色剛好消失。以下按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線步驟進(jìn)行，測量樣品的吸光值，減去空白試驗(yàn)的吸光值后，計(jì)算出樣品的濃度，結(jié)果見表2。污水處理廠進(jìn)、出口水樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品分別取6份水樣各100mL于分液漏斗中，在第6個(gè)分液漏斗中加入0.2mL 50 mg／L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以下步驟同上，減去空白試驗(yàn)的吸光值后，計(jì)算樣品濃度，取其平均值，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 曲線的檢驗(yàn)

根據(jù)上述測量結(jié)果得出標(biāo)準(zhǔn)曲線：方案1的回歸方程中斜率較小，截距小，準(zhǔn)確度高，具有很好的線性關(guān)系，而且線性范圍寬；方案2的回歸方程斜率都較方案1大，說明靈敏度高，截距、線性較好，但是線性范圍寬，當(dāng)樣品濃度大于0.6mg／L時(shí)，吸光值可能會(huì)超過0.7，會(huì)增大測量誤差，但是對(duì)地表水、低濃度的廢水或經(jīng)稀釋過的水樣測定是可行的。

2.2 樣品的測定

實(shí)際水樣測定結(jié)果見表2。

表2 實(shí)際水樣測定結(jié)果

從表2的結(jié)果中可以看出：用2種方案分析同1種標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，測定值都在樣品濃度范圍內(nèi)，精密對(duì)較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.2%，4.5%，都小于水質(zhì)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)≤20%質(zhì)控要求［1］，樣品加標(biāo)回收率也在質(zhì)控要求的85%～115%之間，而且2種方案之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%，符合質(zhì)控指標(biāo)要求≤±15%；對(duì)污水處理廠進(jìn)口水樣進(jìn)行分析，先對(duì)樣品進(jìn)行稀釋，2種方案的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分別為1.6%，1.8%，均小于質(zhì)控指標(biāo)≤20%，樣品加標(biāo)回收率也符合質(zhì)控要求，2種方案的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4%，符合質(zhì)控指標(biāo)要求≤±10%；對(duì)污水處理廠出口水樣進(jìn)行分析，2種方案的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、樣品加標(biāo)回收率、2種方案的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合水質(zhì)分析質(zhì)控要求。從以上分析可得出分析低濃度實(shí)際水樣時(shí)，方法的精密度較差，但都符合質(zhì)控要求，分析高濃度實(shí)際水樣時(shí)，精密度較高。2種方案同時(shí)分析1個(gè)樣品，準(zhǔn)確度高，都小于5%，所以方案2是一種靈敏度和準(zhǔn)確度高的分析方法。

2.3 空白水樣分析

分別用2種方案每天測定空白水樣2個(gè)，共測5d，測定吸光值見表3。

表3 空白樣品吸光度

批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差［4］：

tf＝2.014

通過實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出2個(gè)方案的空白樣品的平均吸光度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差、最低檢出限，結(jié)果見表3。從表3中可看出，方案1的空白吸光值最低0.011，均小于0.020，最低檢出限為0.017mg／L；方案2的空白樣品吸光度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差、最低檢出限與方案1的無顯著差異，都達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求，說明方案2是可行。

3 小 結(jié)

（1）優(yōu)化方法與亞甲藍(lán)分光光度法測定水中陰離子表面活性劑GB 7494－87比較：國家標(biāo)準(zhǔn)方法的測定范圍較寬，為0.050～2.0mg／L，線性關(guān)系、精密度好，準(zhǔn)確度高，最低檢出限低；優(yōu)化方法線性范圍較窄，但線性關(guān)系、精密度和準(zhǔn)確度與國標(biāo)無顯著性差異，最低檢出限小于分析方法要求，優(yōu)化方法的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了方法規(guī)定的要求，通過實(shí)際樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，測試結(jié)果沒有顯著性差異，說明優(yōu)化方法是1種可行的方法。

（2）優(yōu)化方法與國家標(biāo)準(zhǔn)方法比較，國標(biāo)方法分析步驟繁瑣，所用玻璃器皿多，試劑用量較大，產(chǎn)生的廢液量也相應(yīng)的增加，三氯甲烷的用量是優(yōu)化方法的3倍多，亞甲藍(lán)的用量也較優(yōu)化方法的多，這對(duì)環(huán)境造成更大的二次污染，而且由于三氯甲烷的廢液處理麻煩，費(fèi)用高，所以優(yōu)化方法更適用于日常監(jiān)測。

（3）在分析過程中，空白值的變化較大，用新鮮配制的純水可得到較穩(wěn)定的空白值，而且每次用水清洗分液漏斗后，必須用9＋1的無水乙醇和鹽酸混合溶液潤洗，空白值才能降低至0.02以下，有利于測量樣品的準(zhǔn)確性。

［1］ 國家環(huán)境保護(hù)總局.GB 3838－2002 中華人民共和國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［2］ 國家環(huán)境保護(hù)總局.GB 7494－87 水質(zhì)陰離子表面活性劑的測定亞甲藍(lán)分光光度法［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1987.

［3］ 國家環(huán)境保護(hù)總局水和廢水監(jiān)測分析方法編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版增補(bǔ)版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006：84.

［4］ 曹桂芳.全程序空白值批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差的簡易計(jì)算［J］.江蘇環(huán)境科技：1993，2：24－25.