懸浮物測定的質(zhì)量控制方法

孫娟，嚴瑾，朱蕾，張燕

(南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，南京 210013)

水中懸浮物(Suspended solids)含量是衡量水環(huán)境污染程度的指標之一，該類物質(zhì)懸浮在水流之中，造成水體渾濁現(xiàn)象。水體中的有機懸浮物沉積后易厭氧發(fā)酵，使水質(zhì)惡化，水樣懸浮物的環(huán)境監(jiān)測研究工作具有重要的現(xiàn)實意義［1］。

現(xiàn)行國標GB11901–1989 《水質(zhì) 懸浮物的測定 重量法》規(guī)定截留在0.45 μm孔徑濾膜上并于103～105℃恒重的固體物質(zhì)即為水質(zhì)中的懸浮物［2］。國標法中重點關(guān)注重量法分析的恒重控制，缺少分析方法空白、檢出限與檢測下限、精密度和準確度等質(zhì)量控制和質(zhì)量保證相關(guān)內(nèi)容的研究。環(huán)境水樣分析過程中，迫切需要研究懸浮物分析的質(zhì)控方法，推進懸浮物標準品的研發(fā)，完善現(xiàn)有的分析質(zhì)控評價體系。

資料顯示［3］，高嶺土屬于非金屬礦產(chǎn)，是一種含水的鋁硅酸鹽，具有易分散懸浮于水中的特點。日本、美國均選擇高嶺土制得懸浮物作為水質(zhì)濁度分析的標準物質(zhì)［4–5］。高嶺土具有較強的穩(wěn)定性，滿足懸浮物的標準物質(zhì)制備條件?，F(xiàn)依據(jù)國標法原理，選擇各類實際水樣、高嶺土研制的標準品及不同濃度加標樣品為研究對象，進行方法空白、檢出限與測定下限、精密度和準確度試驗，細化水樣預處理條件、優(yōu)化分析質(zhì)量控制(AQC)方案，建立水環(huán)境懸浮物分析全過程的質(zhì)量控制方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電子天平：XS205DU型，瑞士梅特勒–托利多公司；

三聯(lián)抽濾裝置：stedim biotech型，德國賽多利斯公司；

真空排水泵：Sartorius Stedim PL8012型，德國賽多利斯公司；

恒溫干燥箱：DHG–9245A型，上海一恒公司；

超純水機：Milli-Q Reference型，美國密理博公司；

超聲波清洗器：Elma S300H型，德國艾爾瑪公司；

高嶺土一級標準物質(zhì)（GBW03121）：國家建筑材料工業(yè)局地質(zhì)研究所；

濾膜：HAWP04700型(孔徑0.45μm，直徑47 mm)，美國密理博公司；

實驗用水為超純水(電阻率為18.2 MΩ·cm，25℃)。

1.2 樣品預處理

1.2.1 水樣類型的判定

水環(huán)境樣品包括地表水、地下水、生活污水、工業(yè)廢水等。依據(jù)水樣的任務(wù)來源與性狀可以初步判定樣品所屬類型。

1.2.2 水樣酸堿度的確定

非中性條件下的水樣懸浮物含量不穩(wěn)定，水樣保存時間較短，應盡量在24 h內(nèi)分析。用廣泛pH試紙測試樣品的酸堿度，強酸、強堿性樣品調(diào)至中性后測定，以防濾膜在實驗過程中破碎而影響測定。

1.2.3 取樣體積的選擇

以抽濾裝置滿功率、完全抽濾樣品時間不超過5 min為原則，通常選擇取樣體積為100 mL，最小取樣體積為50 mL，低濃度樣品分析可以量取200 mL體積水樣進行分析［6］。

1.2.4 背景載體的恒重

選用裝載濾膜的稱量瓶作為實驗的背景載體，將濾膜置于干凈的稱量瓶中，于103～105℃下干燥1 h，冷卻0.5 h后稱量恒重(兩次稱重差不大于0.4 mg)［7］。

1.3 樣品測定

樣品測定包括水樣的過濾、富集載體的恒重。通常準確量取100 mL水樣經(jīng)抽濾后，按照1.2.4同樣步驟進行富集載體的恒重。重量差減法計算水樣中懸浮物的含量［8］。

1.4 過濾器的清洗

由于抽濾設(shè)備的重要組成部分過濾砂芯在過濾樣品時存在不同程度(微量級)的過濾殘留，分析結(jié)束后，將過濾容器與濾芯放置在超聲波清洗器中，純水中頻清洗30 min后于干凈紗布上晾干。如果過濾含有機物多的樣品，可以用約50 mL乙醇分3次濾洗砂芯和過濾器。

1.5 恒溫干燥箱與電子天平的檢定維護

依據(jù)國家計量檢定規(guī)程，申請有資質(zhì)的單位定期(一次／年)進行計量檢定并出據(jù)恒溫干燥箱溫控波動與受熱均勻度結(jié)果［9］、電子天平示值誤差與重復性結(jié)果［10］。半年進行一次設(shè)備期間核查，每個月進行一次設(shè)備清潔維護與校準并做好儀器設(shè)備的使用、維護記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 空白試驗

準確量取100 mL純水，按照1.3的步驟進行分析，要求每10個樣品至少分析一個全程序空白。同時分析3組空白樣品，統(tǒng)計其平均值為2.2 mg／L，平均標準偏差為0.7 mg／L，結(jié)果見表1。

表1 空白樣品試驗結(jié)果

經(jīng)統(tǒng)計，3組空白測得均值x=2.2 mg／L，平均標準偏差sb=0.7 mg／L，則：

上控制線UCL=x+3sb=4.3 mg／L；

上警告線UWL=x+2sb=3.6 mg／L；

上輔助線UAL=x+sb=2.9 mg／L；

中心線CL=x=2.2 mg／L；

下輔助線LAL=x–sb=1.5 mg／L；

下警告線LWL=x–2sb=0.8 mg／L；

下控制線LCL=x–3sb=0.1 mg／L。

如圖1所示，空白試驗結(jié)果在上下警告線限值內(nèi)波動，滿足空白質(zhì)控要求。

圖1 空白30次測定的質(zhì)控圖

2.2 檢出限與檢測下限

依據(jù)HJ 168–2010 《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導則》附錄A.1內(nèi)容［11］，選擇不溶于水的高嶺土配制加標樣品。準確稱取0.020 0 g高嶺土(經(jīng)105℃，1 h干燥)純水定容于1 000 mL的容量瓶中，平行測定3組，結(jié)果見表2。

表2 方法檢出限試驗結(jié)果

按照檢出限計算公式MDL=t(0.99，n-1)×s，查表得n=8時，t(0.99，n-1)=2.998，計算得檢出限為5 mg／L(以整數(shù)計)，檢測下限為20 mg／L(4倍的檢出限)。

2.3 準確度與精密度

2.3.1 實際水樣測定

選取3個濃度水平的地表水、廢水，按照1.2和1.3的分析方法測定水樣中懸浮物的含量，結(jié)果見表3。由表3可知，樣品6次平行測定的相對標準偏差為4.0%～8.0%，說明方法的精密度較高。

表3 實際樣品的精密度試驗

2.3.2 高嶺土標準水樣測定

選擇凈化后的高嶺土作為標準物質(zhì)進行定量，分別稱取高嶺土［12］(經(jīng)105℃，1 h干燥)0.025 0，0.050 0，0.100 0 g，以純水定容于500 mL容量瓶中，配制得到理論值依次為50，100，200 mg／L的懸浮物標準樣品SA，SB，SC。按照1.2、1.3的方法測定懸浮物含量，進行精密度、準確度驗證，結(jié)果見表4。

表4 方法驗證試驗結(jié)果

表4結(jié)果顯示，樣品測定相對誤差為–7.5%～ 8.0%，測定結(jié)果的相對標準偏差不大于5.1%，說明高嶺土作為標準物質(zhì)制具有良好的精密度和準確度。因此應用高嶺土配制懸浮物標準樣品進行水樣分析的方法是一種可靠的、可以推廣的質(zhì)量控制手段。

3 結(jié)語

依據(jù)國標GB 11901–1989 《水質(zhì) 懸浮物的測定 重量法》分析原理，以高嶺土配制的標準樣品和實際水樣作為研究樣本，細化識別水樣屬性、選取取樣體積、干燥恒重、設(shè)備計量等重要條件，選用0.45μm水系復合纖維濾膜、三聯(lián)抽濾裝置過濾樣品，重量差減法分析測定樣本中懸浮物的含量，確定方法空白、檢出限與測定下限、精密度與準確度的質(zhì)量控制范圍。研究內(nèi)容為完善水質(zhì)懸浮物國標法中質(zhì)量控制與質(zhì)量保證內(nèi)容提供數(shù)據(jù)支撐，為今后開展懸浮物標準物質(zhì)的研發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。

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