便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水中六價(jià)鉻

* 亞芹 來(lái)福

(1.北京普析通用儀器有限公司， 北京101200；2.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局，北京100026；3.北京工業(yè)技師學(xué)院, 北京100023)

便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水中六價(jià)鉻

徐思橋2竇宏亮1高峰2*劉鑫2劉亞芹1劉螢2云環(huán)2劉來(lái)福2崔杰3

(1.北京普析通用儀器有限公司， 北京101200；2.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局，北京100026；3.北京工業(yè)技師學(xué)院, 北京100023)

通過(guò)使用便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水中六價(jià)鉻含量，驗(yàn)證了此儀器測(cè)定水中六價(jià)鉻數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、操作便捷性和節(jié)約時(shí)間的性能。結(jié)果表明，六價(jià)鉻在0～0.6mg/L線性范圍線性良好，關(guān)系為c=0.6077Abs+0.003，相關(guān)系數(shù)為0.9999；檢出限為0.00134mg/kg；；與固定實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)相比操作簡(jiǎn)單，節(jié)約時(shí)間大于18分鐘。

水質(zhì) 六價(jià)鉻 快速檢測(cè) 便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)

六價(jià)鉻指鉻在化合物中化合價(jià)為六價(jià)。鉻的化合價(jià)還有三價(jià)，六價(jià)鉻的毒性為三價(jià)鉻的100倍。在臨床上，六價(jià)鉻損害皮膚，導(dǎo)致皮炎、咽炎，損害消化系統(tǒng)，誤食甚至長(zhǎng)期接觸鉻酸鹽，極易造成胃炎、胃潰瘍和腸道潰瘍。過(guò)量攝入六價(jià)鉻，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致腎功能衰竭甚至癌癥。

六價(jià)鉻是水質(zhì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。國(guó)家對(duì)水中鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)有著嚴(yán)格的規(guī)定，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)，地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14848-9)，海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)，農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-92)都將六價(jià)鉻作為主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。

目前被人們所認(rèn)可的檢測(cè)鉻的分析的方法主要有[1]：原子吸收光譜法[2-5]、紫外可分光光度法[6,7]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。原子吸收光譜法是基于蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其共振輻射的吸收強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法，廣泛應(yīng)用于痕量和超痕量元素的測(cè)定[8]。。紫外可見(jiàn)分光光度法是利用物質(zhì)分子對(duì)紫外可見(jiàn)光譜區(qū)的輻射吸收來(lái)進(jìn)行分析的一種儀器分析方法，這種分子吸收光譜法廣泛用于無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量分析[9]。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是超痕量分析、多元素分析及同位素分析的重要手段[10]。三種檢測(cè)方法的儀器分別為原子吸收光譜儀、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，儀器的靈敏度高，精密度好，反映的數(shù)據(jù)全面。3種分析方法的檢出限分別達(dá)到10-14～10-13g、10-9g/mL、10-7g/mL數(shù)量級(jí)[11]。而且電感耦合等離子體質(zhì)譜可以進(jìn)行多種元素同時(shí)分析。這些檢測(cè)方法主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方面，其中紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)早在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7467-87中得到應(yīng)用。

隨著衛(wèi)生監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求市場(chǎng)的增大，便攜式檢測(cè)儀器的開(kāi)發(fā)受到重視。便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)是以朗伯比耳定律為理論基礎(chǔ)，基于物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收而建立起來(lái)的分析方法。與實(shí)驗(yàn)室紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)比較，便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)為小型便攜式快速測(cè)量?jī)x器，測(cè)量速度快，體積小，重量輕，便于攜帶，可方便的進(jìn)行手持操作。兩種儀器在檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)各有優(yōu)勢(shì)，紫外可見(jiàn)分光光光度計(jì)可以通過(guò)調(diào)整儀器參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，可操作性強(qiáng)，是國(guó)家對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仲裁使用的一種檢測(cè)儀器，儀器靈敏度更高，可靠性更好，數(shù)據(jù)反映更全面。便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室儀器參數(shù)總結(jié)，通過(guò)選取最適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的儀器參數(shù)，對(duì)儀器參數(shù)、儀器操作進(jìn)行固化，采用一鍵式進(jìn)行測(cè)定的儀器。它是一種特別適合作為野外環(huán)境測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的專(zhuān)用儀器。

現(xiàn)就使用普析生產(chǎn)的便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行水質(zhì)六價(jià)鉻檢測(cè)的數(shù)據(jù)整理如下，希望對(duì)快檢儀器應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生監(jiān)督等方面提供數(shù)據(jù)參考。本方法適用于生活飲用水、地表水和工業(yè)廢水中六價(jià)鉻的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)操作步驟

實(shí)驗(yàn)操作步驟按照“T3WS水質(zhì)分析操作方法指南[12]”和“T3WS水質(zhì)分析操作方法簡(jiǎn)明流程圖[13]”操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用的試劑均為普析生產(chǎn)的快速檢測(cè)試劑，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.1 實(shí)驗(yàn)操作步驟

1)取樣：用可調(diào)取液器向比色管中加入10mL 水樣(同時(shí)用純水做空白)；

2)顯色：向比色管中加入6 滴六價(jià)鉻測(cè)定試劑№ 1，搖勻；加入6 滴六價(jià)鉻測(cè)定試劑№ 2，搖勻。按儀器【定時(shí)】鍵，定時(shí)10min。

3)校零：定時(shí)器響后，將空白管擦拭干凈，插入比色管架，按【校零】鍵。

4)測(cè)定：校零完成后，將樣品管擦拭干凈，插入比色管架，按【測(cè)量】鍵，屏幕上顯示測(cè)定結(jié)果。

1.2 校準(zhǔn)曲線制作步驟

1)標(biāo)液：取6 支比色管，配制六價(jià)鉻濃度分別為0.00mg/L、0.025mg/L、0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.40mg/L。

2)顯色與校零：操作方法見(jiàn)1.1實(shí)驗(yàn)操作步驟2)和3)。

3)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：按【增加】鍵，在屏幕上輸入濃度后，將樣品比色管擦拭干凈，插入比色管架，按【測(cè)量】鍵，屏幕顯示出吸光度。重復(fù)測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，全部測(cè)完后按【圖形】鍵，按【采用】鍵，保存曲線。

2 六價(jià)鉻實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2.1 檢出限

以六價(jià)鉻空白溶液確定標(biāo)準(zhǔn)偏差，以相應(yīng)于3倍標(biāo)準(zhǔn)差的量值計(jì)算檢出限。檢出限結(jié)果記錄見(jiàn)表1。

表1 檢出限結(jié)果記錄

2.2 重復(fù)性

對(duì)某一水樣六價(jià)鉻進(jìn)行連續(xù)7次的重復(fù)測(cè)量，計(jì)算六價(jià)鉻的重復(fù)性(以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD表示)。測(cè)量重復(fù)性的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 重復(fù)性結(jié)果記錄

2.3 線性關(guān)系

取比色管，配制六價(jià)鉻濃度分別為0.00mg/L、0.025mg/L、0.05mg/L、0.10mg/ L、0.20mg/L、0.40mg/L，0.60mg/L、0.8mg/L、1.0mg/L、2.0mg/ L、5.0mg/L、10mg/L、20 mg/L，參照1.2繪制曲線。結(jié)果記錄見(jiàn)表3，圖1。

表3 線性范圍測(cè)量結(jié)果記錄(a)

表3 線性范圍測(cè)量結(jié)果記錄(b)

圖1 吸光度-濃度線性關(guān)系

由圖1可以看出，水質(zhì)六價(jià)鉻在0～1.0mg/L成線性關(guān)系；根據(jù)水質(zhì)測(cè)量需求繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性范圍為0～0.6mg/L，線性關(guān)系如圖2所示。其中c=0.6077Abs+0.003，r2=0.9999。

圖2 六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)

3.1 質(zhì)控樣檢測(cè)

3.1.1 水樣六價(jià)鉻質(zhì)控樣品1檢測(cè)

為驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)質(zhì)控樣品進(jìn)行檢測(cè)，低濃度質(zhì)控檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 水樣六價(jià)鉻質(zhì)控樣品1檢測(cè)

注：質(zhì)控樣品GSB07-3174-2014；批號(hào)203348。

3.1.2 水樣六價(jià)鉻質(zhì)控樣品2檢測(cè)

對(duì)高濃度質(zhì)控樣品進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)控檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 水樣六價(jià)鉻質(zhì)控樣品2檢測(cè)

注：質(zhì)控樣品GSB07-3174-2014；批號(hào)203349。

3.2 儀器比對(duì)

便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室儀器參數(shù)總結(jié)，通過(guò)選取最適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的儀器參數(shù)，對(duì)儀器參數(shù)、儀器操作進(jìn)行固化，采用一鍵式進(jìn)行測(cè)定，降低了對(duì)儀器操作人員的要求。應(yīng)用便攜式紫外可見(jiàn)光度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線可以提前繪制，使標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)置，在不影響正常使用時(shí)不需要進(jìn)行更改，節(jié)約了檢測(cè)時(shí)間(表6)。

表6 儀器比對(duì)

4 結(jié)論

本研究建立的方法是一種便捷快速的可以用于室外現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)定水質(zhì)中六價(jià)鉻的檢測(cè)方法。應(yīng)用便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)水質(zhì)中六價(jià)鉻線性范圍為0～0.6mg/L(最大線性范圍為0～1.0mg/L)，檢出限為0.00134mg/L，重復(fù)性為0.0186%。水質(zhì)質(zhì)控樣品測(cè)試檢測(cè)結(jié)果偏差為5.7%(接近定量限時(shí)檢測(cè)結(jié)果偏差為17%)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[14]數(shù)據(jù)線性范圍為0～1.0mg/L，檢出限為0.004 mg/L，重復(fù)性為0.6%。與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[14]數(shù)據(jù)比較，便攜式紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)可以滿(mǎn)足檢測(cè)需求。

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PortableUV-Visspectrophotometerdeterminationofhexavalentchromiuminwater.

XuSiqiao2,DouHongliang1,GaoFeng2,LiuXin2,LiuYaqin1,LiuYing2,YunHuan2,LiuLaifu2,CuiJie2

(1.BeijingPurkinjeGeneralInstrumentCo.,Ltd.，Beijing101200,China;2.BeijingEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Beijing100026,China;3.BeijingIndustrialTechnicianCollage,Beijing100023,China)

The results show that the six valent chromium has a good linear in the range of 0-0.6mg/L. The correlation coefficient is 0.9999, and the detection limit is 0.00134mg/kg. Compared with the fixed laboratory testing technology, this method is simple and rapid.

water quality；Cr(Ⅵ)；rapid detection；portable UV-Vis spectrophotometer

首都科技條件平臺(tái)國(guó)產(chǎn)檢測(cè)儀器設(shè)備驗(yàn)證評(píng)價(jià)研究與應(yīng)用(Z15111000240000 )

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.034

2016-12-28

徐思橋，男，主要從事儀器開(kāi)發(fā)和檢測(cè)工作。

劉鑫, liuxin@bjciq.gov.cn。