水中鉛的快速光度測定方法研究

李光明

(忻州市環(huán)境監(jiān)測站，山西 忻州 034000)

引 言

水是一切生物體所必須的基本物質(zhì)。然而，由于人類生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的各種廢棄物進(jìn)入水體，導(dǎo)致我國環(huán)境污染事故頻繁發(fā)生，有些甚至十分惡劣。水中的有害物質(zhì)主要有重金屬、氟化物、氯化物等，其中重金屬污染具有來源廣、殘毒時(shí)間長、蓄積性、易于沿食物鏈轉(zhuǎn)移富集等特征，已成為當(dāng)今世界面臨的主要水環(huán)境問題之一。其中，重金屬鉛及其化合物可以從消化道及呼吸道進(jìn)入人體，直接損傷人的甲狀腺功能，還可損傷生殖細(xì)胞及降低性功能，因此，水中的重金屬鉛的測定與去除受到了各界人士尤其是環(huán)保界相關(guān)人員的廣泛關(guān)注。

目前，水中鉛的測定大多是用原子吸收法和原子熒光法等進(jìn)行測定，但其儀器和操作要求高，成本貴，且不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速測定[1]。卟啉類化合物是金屬離子的高靈敏度試劑，是一類非常有發(fā)展前途的高靈敏度的顯色劑。本文以卟啉類化合物二溴羥基苯基卟啉為顯色劑，采用便攜式分光光度計(jì)，為現(xiàn)場快速測量水中的鉛提供新的測試手段[2]。

1 實(shí)驗(yàn)主要試劑及儀器

1.1 主要試劑

本次實(shí)驗(yàn)所用到的主要試劑有鉛單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液、氫氧化鈉、二溴羥基苯基卟啉等，具體濃度及廠家如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)所用試劑

1.2 主要儀器

本次試驗(yàn)所用到的主要儀器有：1) pHs-2型酸度計(jì)，上海第二分析儀器廠；2) 鉛空心陰極燈，波長為283.3 nm，北京有色金屬研究所；3) Milli-Q Gradient純水機(jī)；4) HACH-DR890型便攜式分光光度計(jì)，二極管發(fā)射光源，美國HACH公司；5) AFS-2202E型雙道原子熒光光度計(jì)，北京海光儀器公司等。

2 快速光度測定法及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

首先，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)步驟配置鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液、1.6 mol/L NaOH溶液、1.2% 8-羥基喹啉溶液(8-HOx)、6%OP溶液、1.6%亞硫酸鈉溶液、鉛反應(yīng)試劑等。其次，取一定量水樣于容量瓶中，依次加入鉛反應(yīng)試劑及顯色劑。第三，純水機(jī)制一定量的去離子水，并用所制得的水加入容量瓶定容并搖勻，放置5 min，以準(zhǔn)備被檢測。第四，以試劑空白為參比，用2 cm比色皿，在波長479 nm處測量吸光度。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1) NaOH用量。堿濃度對(duì)T(DBHP)P與Pb的顯色反應(yīng)尤為重要。如，堿的濃度可以影響反應(yīng)的靈敏度和選擇性等。本實(shí)驗(yàn)分別加入1.6 mol/L NaOH溶液0.1、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mL，制成含有不同NaOH濃度的試液，進(jìn)行顯色反應(yīng)，考察NaOH用量對(duì)吸光度的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)1.6 mol/L NaOH溶液加入量在0.25 mL～1.50 mL時(shí)，NaOH加入量對(duì)吸光度的影響保持恒定，且配合物吸光度值最大。考慮到穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性的影響，本實(shí)驗(yàn)選擇NaOH加入量為1.0 mL。

2) 顯色劑用量。本研究進(jìn)行了顯色劑T(DBHP)P加入量實(shí)驗(yàn)，以保證選出最合適的顯色劑用量，使得顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，又不生成副反應(yīng)而干擾測定。在鉛標(biāo)準(zhǔn)液中分別加入0.016%T(DBHP)P溶液0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 mL，顯色后測定其吸光度。結(jié)果顯示，顯色劑加入量在0.8 mL～2.0 mL時(shí)，顯色劑加入量對(duì)吸光度的影響保持恒定，且配合物吸光度值最大?？紤]到穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性及試劑空白過大的影響，本實(shí)驗(yàn)選擇T(DBHP)P加入量為1.0 mL。

3) 催化劑用量。室溫下，鉛與T(DBHP)P的顯色反應(yīng)速度很慢，但采用8-羥基喹啉作催化劑，可使反應(yīng)在室溫下瞬間完成，同時(shí)還可大大提高光度法測定鉛的選擇性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)8-HOx(1.2%)用量在0.7 mL以上時(shí)，吸光度值最大且基本保持恒定?？紤]到穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性的影響，本實(shí)驗(yàn)選擇1.2%8-羥基喹啉溶液加入量為1.0 mL。

4) 增敏劑用量。在鉛與T(DBHP)P進(jìn)行顯色反應(yīng)時(shí)，為了提高分析的靈敏度，考察了6%OP溶液加入量對(duì)測定吸光度的影響。結(jié)果顯示，OP對(duì)鉛與T(DBHP)P的顯色反應(yīng)有較大增敏作用，當(dāng)加入量在0.6 mL～1.6 mL時(shí)，吸光度增大7倍以上，且穩(wěn)定。考慮到穩(wěn)定性、及經(jīng)濟(jì)性等影響，本實(shí)驗(yàn)選擇6%OP溶液加入量為1.0 mL。

5) 顯色時(shí)間。由于不同的顯色反應(yīng)其進(jìn)行的速度不同，所需要的時(shí)間不同，因此需要對(duì)顯色反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行考察。結(jié)果顯示，顯色5 min分鐘后進(jìn)行測定，吸光度就達(dá)到穩(wěn)定。故本實(shí)驗(yàn)選擇顯色時(shí)間為5 min。

6) 共存離子干擾的去除。本實(shí)驗(yàn)在顯色體系中加入亞硫酸鈉，消除鈣、鎂的干擾。

7) 標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)上述得到的快速光度法測定鉛的最佳試劑用量，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行光度分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。

圖1 方法標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，吸光度與鉛的濃度線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.999 4。

8) 方法檢出限。按照實(shí)驗(yàn)方法，測定并計(jì)算方法檢出限，得出本實(shí)驗(yàn)方法檢出限為0.02 μg/mL。

9) 回收率及精密度。為了驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)方法是否能滿足現(xiàn)場快測定需要，用回收率表示方法準(zhǔn)確度，用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差衡量方法重現(xiàn)性。結(jié)果表明，方法回收率在85%～102%，RSD為6.1%，是現(xiàn)場快速測定鉛的有效方法。

3 氫化物發(fā)生-原子熒光法及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

取40 mL樣品于50 mL容量瓶中，分別加入1.0 mL鹽酸和草酸溶液，2.0 mL鐵氰化鉀溶液，用超純水定容，待測。氫化物發(fā)生-原子熒光法的最佳實(shí)驗(yàn)條件如表2所示。

表2 氫化物發(fā)生-原子熒光法實(shí)驗(yàn)條件

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線。在最優(yōu)的儀器條件下測定8個(gè)濃度梯度的熒光強(qiáng)度，得到氫化物發(fā)生-原子熒光法測定水中的鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2。

圖2 氫化物發(fā)生-原子熒光法測定水中的鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖2可知，鉛濃度在4 μg/mL～100 μg/mL時(shí)發(fā)射的熒光強(qiáng)度與濃度成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.999 1。

2) 方法檢出限、回收率及精密度。通過實(shí)驗(yàn)，得到本方法的檢出限為1.1 μg/L，回收率在91.8%～105.8%，RSD<5%，是現(xiàn)場快速測定鉛的有效方法。

4 快速光度測定法與原子熒光法測定鉛的比較

4.1 測定值的比較

分別以某工業(yè)區(qū)水樣及模擬水樣為測定對(duì)象，對(duì)比分光光度法和原子熒光法測定鉛的值，測定及分析結(jié)果如表3所示。結(jié)果顯示，兩種方法測定值F和t均符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有顯著性差異。

表3 樣品中鉛的測定值比較

4.2 檢出限、精密度及回收率的比較

對(duì)比分光光度法和原子熒光法測定鉛的檢出限、精密度及回收率，結(jié)果如表4。結(jié)果顯示，原子熒光法檢出限更低，但是結(jié)合目前水質(zhì)污染情況及國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)而言，快速法光度法己完全滿足水質(zhì)現(xiàn)場快速測定的需要。

表4 樣品中鉛的測定值比較

5 結(jié)論

本文主要針對(duì)原子吸收法和原子熒光法不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速測定的缺點(diǎn)，介紹水中鉛的快速光度測定方法。結(jié)果顯示，快速光度測定方法測定水中Pd標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)較好，檢出限為0.001 0 mg/L；RSD<6%，方法精密度良好；加標(biāo)回收率在85%～102%，準(zhǔn)確度佳。與原子熒光法相比，測定值沒有顯著性差異，檢出限滿足要求，而且攜帶方便，適用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的現(xiàn)場快速測定。