氰化物監(jiān)測影響因素控制與監(jiān)測質(zhì)量評定

浦恩遠

(宣威市環(huán)境監(jiān)測站，云南宣威655400)

氰化物具有很強的毒性，是水質(zhì)監(jiān)測中的重要項目。氰化物監(jiān)測有多種方法，其中異煙酸—吡唑啉酮光度法為各國選用的標準方法。宣威市環(huán)境監(jiān)測站多年來采用該法測定水質(zhì)中的總氰化物，該法的優(yōu)點是測定的檢出限低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)中的Ⅰ類水質(zhì)標準限值，操作簡便，所用儀器設(shè)備和試劑易得，但在實際監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)該法穩(wěn)定性較差，監(jiān)測質(zhì)量與蒸餾裝置密閉性、顯色劑氯胺T溶液和異煙酸—吡唑啉酮溶液配制質(zhì)量、顯色溫度和時間等因素有關(guān)。采用分階段加標回收實驗可以評定各階段實驗操作水平，查找各階段中影響監(jiān)測質(zhì)量的因素，是氰化物監(jiān)測中全面質(zhì)量管理的重要手段。

1 實驗方法

實驗方法同HJ484—2009。

2 影響因素及其控制

2.1 蒸餾

2.1.1 蒸餾裝置

宣威市環(huán)境監(jiān)測站在2009年以前在連體電爐上安裝一組簡易蒸餾瓶，2009—2012年10月改用電熱套代替連體電爐，從2012年11月起改用一體化智能蒸餾裝置，使蒸餾的均勻性和密閉性不斷提高，為氰化物的徹底、完全蒸餾奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1.2 蒸餾操作影響因素控制

(1)蒸餾須在pH＜2的條件下進行，對于用NaOH固定 (pH＞12)的水樣，蒸餾前以酚酞為指示劑，滴加磷酸至紅色褪去，再進行蒸餾。

(2)蒸餾裝置連接時磨口用水潤濕后完全對嚴吻合，以增加密封性，蒸餾裝置連接后檢查其氣密性，可在磨口結(jié)合部滴加一些“封口水”，以便觀察是否有氣泡冒出。

(3)蒸餾操作時要求快速加入磷酸，最好用小量筒量取10ml磷酸后迅速倒入，隨即塞好瓶塞。蒸餾開始時把電爐調(diào)到低檔微熱，接收液面在30ml時，逐漸調(diào)高電爐溫度，蒸餾速度以2～4ml/min為宜，防止加熱不均勻使接收液倒吸入蒸餾瓶內(nèi);當(dāng)接收液面達到70ml時，將冷凝導(dǎo)管下端移出液面，用少量水淋洗餾出液導(dǎo)管，將淋洗液放入接收管并定容至100ml。

2.2 試劑質(zhì)量影響

2.2.1 方法原理

異煙酸—吡唑啉酮分光光度法的化學(xué)原理為:在pH中性條件下，樣品中的氰化物與氯胺T反應(yīng)生成氯化氰，再與異煙酸作用，經(jīng)水解后生成戊烯二醛，最后與吡唑啉酮縮合生成藍色染料。其色度與氰化物含量成正比，在638nm波長進行光度測定［1］。

2.2.2 試劑質(zhì)量控制

顯色反應(yīng)所用的試劑如磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、氯胺T、異煙酸、吡唑啉酮藥品質(zhì)量不僅要符合實驗分析要求，而且配制成的溶液應(yīng)在最佳條件下使用:

(1)磷酸鹽緩沖溶液 (pH=7):該法的化學(xué)反應(yīng)須在中性條件下完成，當(dāng)實驗室溫度較低時，磷酸鹽緩沖溶液會析出結(jié)晶而改變?nèi)芤旱膒H，而且會使顯色液混濁而影響顯色反應(yīng)。因此磷酸鹽緩沖溶液在臨用時應(yīng)使結(jié)晶溶解，混勻后方可使用。

(2)氯胺T溶液:該法化學(xué)反應(yīng)第一步就是樣品中的氰化物與氯胺T反應(yīng)生成氯化氰，因此氯胺T必須有足夠的有效氯才能與氰離子反應(yīng)完全，正常情況下氯胺T有效氯含量為23%～26%，若因保存不當(dāng)或超過保質(zhì)期，試劑受光和空氣作用會逐漸分解，有效氯容易損失，而且氯胺T發(fā)生結(jié)塊不易溶解時，配制成的溶液會出現(xiàn)渾濁沉淀，使有效氯含量偏低導(dǎo)致顯色不充分。有資料表明，氯胺T有效氯含量低于11%不能使用［2］。1%氯胺T溶液用量為0.2ml較適宜，超過0.3ml則吸光值降低［3］。加入氯胺T后應(yīng)放置3～5min，當(dāng)室溫比較低時，更應(yīng)放置足夠時間，使之氯化完全。

(3)異煙酸—吡唑啉酮溶液:異煙酸溶液的配制是保證監(jiān)測質(zhì)量的另一個因素。異煙酸是一種兩性化合物，既溶于酸也溶于堿，易溶于熱水，難溶于冷水。在配制異煙酸溶液時，應(yīng)先將1.5g異煙酸晶體置于24ml 2%的氫氧化鈉溶液中加熱完全溶解得到清亮溶液，再定容至100ml。如果不加熱配制成混濁的溶液，所繪制的標準曲線斜率偏低，線性較差，難以得到真實可靠的實驗結(jié)果。

2.3 顯色反應(yīng)條件控制

適宜的溫度在顯色反應(yīng)中很重要，溫度過高導(dǎo)致反應(yīng)不能向正反應(yīng)方向進行，尤其是加入氯胺T后生成的氯化氰遇到光和熱容易分解或逸出;溫度偏低使顯色不充分。顯色溫度控制在25～35℃為宜。根據(jù)宣威市監(jiān)測站多年經(jīng)驗，顯色溫度控制在30℃時具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性。顯色時間40min為宜。

2.4 顯色操作影響

標準曲線各濃度系列和樣品加入磷酸鹽緩沖溶液后形成的HCN和加入氯胺T后形成的氯化氰容易揮發(fā)逸出，因此從加緩沖液后，以下每一顯色步驟都要迅速操作，每加完一種試劑，要立即蓋塞搖勻。

(1)操作不當(dāng)?shù)挠绊?。一般情況下在分析項目時，加入試劑沒有搖勻，接著加入另外一種試劑，只要定容時搖勻，對測定結(jié)果沒有太大的影響。但在進行氰化物測定時，在加入氯胺T沒有搖勻直接加入異煙酸—吡唑啉酮溶液，測定結(jié)果嚴重偏低。

(2)操作速度的影響。顯色操作速度過分緩慢，如加入氯胺T后放置10min以上，測定結(jié)果明顯偏低［3］;操作過程中有時比色管沒有及時蓋上塞子，操作太慢會導(dǎo)致顯色失敗。

3 實驗操作經(jīng)驗總結(jié)

3.1 蒸餾

蒸餾裝置組裝鏈接完畢后，應(yīng)檢查蒸餾裝置氣密性。待蒸餾的水樣加氫氧化鈉固定使樣品呈堿性時，蒸餾前應(yīng)以酚酞為指示劑，滴加磷酸溶液至紅色退去再進行蒸餾。當(dāng)用小量筒迅速加入10ml Na2—EDTA溶液和10ml磷酸后，應(yīng)立即蓋好瓶塞，調(diào)節(jié)電爐，由低檔逐漸升高。控制蒸餾速度，以2～4ml/min餾出液速度為宜。餾出液置于30℃的恒溫箱內(nèi)備用。

3.2 加入磷酸鹽緩沖溶液和顯色劑

磷酸鹽緩沖溶液臨用前加熱完全溶解，與配制好的氯胺T溶液、異煙酸和吡唑啉酮溶液一起置于30℃的恒溫箱內(nèi)備用。從加緩沖液后，每一顯色步驟都要迅速操作，每加完一種試劑，立即蓋塞搖勻，加完顯色劑后置于恒溫箱內(nèi)。顯色溫度控制在30℃時具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性。顯色時間在40min為宜。

4 氰化物監(jiān)測質(zhì)量評定

4.1 各階段加標回收實驗

4.1.1 蒸餾前加標回收率和餾出液加標回收率對比

連接好一組6個蒸餾瓶，分別量取200ml實驗用水代替樣品加入到蒸餾瓶內(nèi)，1號作為空白，在2～6號蒸餾瓶內(nèi)加入氰化物含量為10.0μg的氰化鉀標準使用液，以下按蒸餾步驟操作，得到一組餾出液。

空白餾出液加標系列:從上述1號空白餾出液(100ml)分別吸取10.00ml于6只具塞比色管 (1～6號)中，1號比色管作為空白，在2～6號比色管內(nèi)加入氰化物含量為1.00μg的氰化鉀標準使用液得到空白餾出液加標系列。

空白蒸餾前加標系列:取上述2～6號蒸餾瓶的餾出液10ml于5只具塞比色管 (2～6號)中得到空白蒸餾前加標系列，以下按標準曲線的繪制步驟進行操作，測定氰化物加標回收率，得到表1分析結(jié)果。

表1 空白蒸餾前加標和空白餾出液加標回收率比較 (%)

從表1可看出，空白餾出液加標回收率比空白蒸餾前樣品加標回收率平均高5%。用同樣的方法可得出表2～表5的結(jié)果。

表2 已知樣蒸餾前加標和餾出液加標比較 (%)

從表2可看出，已知樣餾出液加標比蒸餾前加標回收率平均高出5.6%。

表3 地表水蒸餾前加標和餾出液加標比較 (%)

從表3可看出，地表水樣餾出液加標比蒸餾前加標回收率平均高10.5%。

表4 未預(yù)處理的工業(yè)廢水蒸餾前加標和餾出液加標比較(%)

從表4可看出，未預(yù)處理的工業(yè)廢水餾出液加標回收率比蒸餾前加標回收率平均高18.5%，明顯不符合加標回收質(zhì)控要求。

表5 預(yù)處理后的工業(yè)廢水蒸餾前加標和餾出液加標比較(%)

從表5可看出，預(yù)處理后的工業(yè)廢水餾出液加標回收率比蒸餾前加標回收率平均高3.7%，符合加標回收質(zhì)控要求。

綜合表1～表5數(shù)據(jù)，得到各類不同水樣加標回收率比較情況，見表6。

表6 各類水樣全程序加標和餾出液加標比較 (%)

從表6可看出，氰化物蒸餾以后的餾出液加標回收率均高于蒸餾前加標回收率，說明蒸餾過程氰化物揮發(fā)不完全，而且難免存在“跑、冒、滴、漏”?？瞻讟印⒁阎獦雍徒?jīng)預(yù)處理后的工業(yè)廢水餾出液加標回收率與全程序加標回收率差距較小，一些受到污染的地表水樣和未經(jīng)預(yù)處理的工業(yè)廢水存在硫化物及活性氯等干擾成分，餾出液加標回收率與全程序加標回收率差距較大，必要時須采取預(yù)處理措施。餾出液加標回收實驗是檢驗試劑藥品質(zhì)量和顯色操作的質(zhì)控手段，氰化物全程序加標回收實驗不僅檢驗樣品的預(yù)處理效果和蒸餾效果，而且是實驗室分析全面質(zhì)量管理的重要手段。

4.1.2 加標回收率

在樣品分析中，每批樣品一般做不少于10%的加標樣作為質(zhì)量檢查樣，以檢查分析的準確度，異煙酸—吡唑啉酮分光光度法加標回收率范圍以90%～110%為目標，當(dāng)樣品濃度低于0.05mg/L時，加標回收率范圍可以放寬到85%～115%。

4.2 校準曲線

校準曲線回歸方程的相關(guān)系數(shù)γ≥0.999為合格，截距|a|≤0.005為合格，當(dāng)γ和a都合格時曲線才能使用。異煙酸—吡唑啉酮分光光度法在控制各種影響因素時，校準曲線斜率較為穩(wěn)定，斜率一般在0.12～0.16。對于一批水樣，當(dāng)兩個中等濃度標準點和兩份空白測得值與原有校準曲線相對應(yīng)濃度值的相對偏差＜5%時，可使用原有校準曲線，否則應(yīng)重新繪制校準曲線。

4.3 精密度

在每批樣品監(jiān)測過程中，應(yīng)做10%的平行樣，樣品數(shù)不足10個時，應(yīng)做50%～100%的平行樣，以檢查分析的精密度。當(dāng)樣品總氰化物濃度≤0.05mg/L時，相對標準偏差控制在20%以內(nèi);當(dāng)樣品總氰化物濃度在0.05～0.5 mg/L時，相對標準偏差控制在15%以內(nèi);樣品總氰化物濃度低于檢出限時，若平行雙樣均低于檢出限，可以認為精密度符合質(zhì)量控制目標。

4.4 準確度

在大批量樣品分析或重大環(huán)境污染事故監(jiān)測時，應(yīng)同時做1次標準樣 (已知樣)，每半年做1次標準樣，當(dāng)樣品總氰化物濃度≤0.05mg/L時，相對誤差控制在±15%以內(nèi);當(dāng)樣品總氰化物濃度在0.05～0.5 mg/L時，相對誤差控制在±10%以內(nèi)。

5 結(jié)論

(1)嚴格控制水體中總氰化物測定的影響因素是實現(xiàn)監(jiān)測質(zhì)量目標的根本保障。

(2)水樣預(yù)處理和蒸餾操作是影響監(jiān)測質(zhì)量的關(guān)鍵因素，氰化物監(jiān)測中空白餾出液加標回收實驗可有效檢驗試劑藥品質(zhì)量和顯色操作水平，包括空白在內(nèi)的樣品全程序加標回收實驗不僅檢驗水樣預(yù)處理和蒸餾效果，而且是實驗室分析全面質(zhì)量評定的重要手段。

(3)校準曲線檢驗、平行雙樣精密度、已知樣準確度是氰化物監(jiān)測質(zhì)量評定的重要手段。

［1］本書編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法 (第四版)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002:144－156.

［2］本書編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法指南 (上冊)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990:112－116.

［3］張同英.異煙酸—吡唑啉酮光度法測定微量氰化物時穩(wěn)定測定靈敏度的有效措施［J］.福建環(huán)境，1994，12(4).

［4］HJ484—2009，水質(zhì) 氰化物的測定—容量法和分光光度法［S］.