連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的方法研究

摘要：本文首先對(duì)酚類物質(zhì)的危害性進(jìn)行了分析，據(jù)此提出應(yīng)用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用背景;其后，通過實(shí)驗(yàn)分析的方式，研究了連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的可行方法，并從穩(wěn)定性、合規(guī)性、重復(fù)性、準(zhǔn)確性等角度入手，對(duì)連續(xù)流動(dòng)分析儀在地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)流動(dòng)分析儀;準(zhǔn)確度;酚類物質(zhì)

Abstract：In this paper， firstly，the harmfulness of phenols was analyzed， and then the practical significance and application background of continuous flow analyzer for the determination of volatile phenols in surface water were proposed.Then，through experimental analysis， the feasible method for determination of volatile phenols in surface water by continuous flow analyzer was studied， and the stability，compliance，repeatability，accuracy and other aspects were discussed， The application value of continuous flow analyzer in surface water quality monitoring was evaluated.

Key words：Continuous flow analyzer;Accuracy;Phenols

近年來，我國經(jīng)濟(jì)取得了飛躍式發(fā)展，促使人民群眾的生活質(zhì)量與收入水平不斷提升。但與此同時(shí)，工業(yè)廢水、生活廢水的排放量持續(xù)增多，嚴(yán)重破壞了大自然的水環(huán)境質(zhì)量。在此背景下，做好地表水的成分監(jiān)測(cè)，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)水資源具有重要意義。

1 連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的應(yīng)用背景

地表水中的揮發(fā)酚及其化合物主要來自工業(yè)廢水，其具有較高毒性，會(huì)引發(fā)多種危害問題。若揮發(fā)酚隨飲用水進(jìn)入人體，將會(huì)對(duì)人的皮膚、黏膜產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，并能引發(fā)疹皰、貧血、惡心、頭昏、嘔吐等多種癥狀。同時(shí)，若長期飲用含有超標(biāo)酚類物質(zhì)的水，還會(huì)增大人體患癌的概率。基于此，美國環(huán)保署將多種酚類物質(zhì)納入“環(huán)境優(yōu)先控制黑名單”當(dāng)中，我國環(huán)保部門也對(duì)苯酚、4-二氯酚等物質(zhì)提出了污染優(yōu)先控制的要求。在此背景下，對(duì)地表水中揮發(fā)酚的含量進(jìn)行穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，無論是對(duì)保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，還是對(duì)保護(hù)人體健康，都具有極重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的可行方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

首先，在連續(xù)流動(dòng)分析儀的使用運(yùn)行中，設(shè)備的蠕動(dòng)泵機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)樣本、試劑形成一定的推力作用，進(jìn)而使樣本、試劑傳輸?shù)椒治瞿K處。其后，樣本、試劑會(huì)分析模塊的密閉管路中按特定工藝要求進(jìn)行混合，并發(fā)生消解、蒸餾等實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)顯色。最后，再將顯色處理后的試樣送入流動(dòng)監(jiān)測(cè)池處進(jìn)行光度監(jiān)測(cè)，即可測(cè)出實(shí)驗(yàn)人員所需的成分含量值?；谶@一設(shè)備工作原理，若酚類物質(zhì)存在于pH值10.0±0.2的環(huán)境當(dāng)中，經(jīng)過加熱蒸餾、冷卻緩沖等處理環(huán)節(jié)后，可與鐵氰化鉀、4-氨基安替比林發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而生成橙紅色的安替比林染料。將染料投放到波長為505nm的可見光監(jiān)測(cè)環(huán)境下，即可通過計(jì)算機(jī)處理完成試樣中揮發(fā)酚含量的分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）取無酚水300mL，加入濃磷酸50mL，靜待酸性混合溶液冷卻后，再加水至500mL。（2）實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的無酚水應(yīng)長期保存在玻璃并當(dāng)中，并避免與乳膠棒、橡膠塞等橡膠類物品發(fā)生接觸。（3）稱取4-氨基安替比林0.065g，溶入80mL的無酚水當(dāng)中。其后，再注入濃度為10mg/L的酚標(biāo)準(zhǔn)液0.1ml，定容至100ml。（4）稱取溶解性的氯化鉀、鐵氰化鉀以及硼酸各0.2g，置于80ml的無酚水中進(jìn)行充分溶解。其后，再適量注入濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液，將混合溶液的pH值調(diào)整至10.3。最后，再將溶液定容至100ml。（5）采用干燥移液管量取濃度為500mg/L的環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所酚標(biāo)準(zhǔn)液10ml，置于500ml容器中并用無酚水定容至刻度處，此時(shí)溶液的濃度應(yīng)為10mg/L。（6）對(duì)Skalar San++連續(xù)流動(dòng)分析儀的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)樣時(shí)間為70s，沖洗時(shí)間為120s，空氣時(shí)間為1s，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間為30min，濾光器作用波長為505nm，水浴鍋加熱溫度為155℃;（7）地表水樣本盡量做到及時(shí)取用，避免長期放置。若存在特殊情況，可應(yīng)用磷酸將樣品pH值調(diào)整至小于4，保存在4℃左右的避光環(huán)境當(dāng)中，并在24h之內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

取7個(gè)容量為100ml的容量瓶，各注入50ml無酚水。其后，再分別加入不同量的濃度為10mg/L的酚標(biāo)準(zhǔn)液，具體為0ml、0.10ml、0.20ml、0.40ml、0.80ml、1.20ml以及2.00ml。最后，再用無酚水定容至容量瓶的100ml刻度處，進(jìn)而制備成濃度分別為10.0μg/L、20.0μg/L、40.0μg/L、80.0μg/L、120.0μg/L、200.0μg/L的含酚溶液樣本。

完成不同溶液樣本的制備后，按照“自動(dòng)進(jìn)樣—蠕動(dòng)泵推動(dòng)—模塊分析—光度監(jiān)測(cè)—計(jì)算機(jī)處理”的步驟應(yīng)用連續(xù)流動(dòng)分析儀，得出計(jì)算機(jī)分析結(jié)果后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。在設(shè)備應(yīng)用過程中，因嚴(yán)格執(zhí)行操作手冊(cè)的規(guī)范要求，做好設(shè)備管路的密封連接，調(diào)控好水浴鍋加熱器的默認(rèn)溫度，并保證各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)、流程時(shí)間的準(zhǔn)確性。

2.4 實(shí)驗(yàn)討論

（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，無酚水試樣的相對(duì)峰高為-287，其他6種濃度由低到高的含酚溶液樣本的相對(duì)峰高分別為2034、4340、8789、18056、26864以及45019。在揮發(fā)酚含量由0～200μg/L濃度的區(qū)間內(nèi)，被測(cè)溶液表現(xiàn)出了持續(xù)提升的峰高數(shù)值，即說明其線性關(guān)系良好。基于r=0.9999這一相關(guān)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，得出該組數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)曲線方程為。其后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證連續(xù)流動(dòng)分析儀的應(yīng)用效果，分3個(gè)月進(jìn)行了7次相同實(shí)驗(yàn)條件的地表水揮發(fā)酚監(jiān)測(cè)活動(dòng)，測(cè)得7種濃度試樣校準(zhǔn)曲線的斜率分別為226.1、241.3、226.3、227.5、247.0、226.3以及214.7，各斜率的標(biāo)準(zhǔn)差均值為4.7%。由此可見，應(yīng)用連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行地表水中揮發(fā)酚含量的監(jiān)測(cè)，具備較好的工藝穩(wěn)定性[2]。

（2）基于我國《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ168-2010）中附錄A的規(guī)定方法，對(duì)揮發(fā)酚濃度為10.0μg/L的溶液樣本進(jìn)行7次監(jiān)測(cè)，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果分別為9.82μg/L、10.0μg/L、9.67μg/L、10.3μg/L、10.5μg/L、9.38μg/L以及10.2μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差值為0.39μg/L。其后，根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》中的檢出限計(jì)算公式3得出具體的檢出限數(shù)值為1.2μg/L。該檢出限符合技術(shù)導(dǎo)則中的規(guī)定要求，說明應(yīng)用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚含量具備合規(guī)性與可行性。

（3）選取濃度分別為66.4±4.6μg/L與119±8μg/L的揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行連續(xù)流動(dòng)分析儀監(jiān)測(cè)，重復(fù)次數(shù)為6次。前一種標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)測(cè)結(jié)果分別為69.1μg/L、69.6μg/L、64.9μg/L、65.6μg/L、68.3μg/L以及62.3μg/L，均值為66.6μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8μg/L，變異系數(shù)為4.3%;后一種標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)測(cè)結(jié)果分別為112μg/L、113μg/L、120μg/L、113μg/L、112μg/L以及116μg/L，均值為114μg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1μg/L，變異系數(shù)為2.7%。由此可見，在兩組數(shù)據(jù)當(dāng)中，連續(xù)流動(dòng)分析儀的重復(fù)測(cè)定結(jié)果始終處于66.4±4.6μg/L與119±8μg/L兩個(gè)區(qū)間內(nèi)，說明連續(xù)流動(dòng)分析儀不僅具備良好的應(yīng)用穩(wěn)定性與監(jiān)測(cè)精確性，還可滿足重復(fù)使用、平行監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)要求，在地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)中可表現(xiàn)出高度的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

總而言之，將連續(xù)流動(dòng)分析儀應(yīng)用到地表水揮發(fā)酚含量的測(cè)定當(dāng)中，不僅可獲得高精度、穩(wěn)定化的數(shù)據(jù)結(jié)果，還能實(shí)現(xiàn)持續(xù)性、重復(fù)性的試樣監(jiān)測(cè)，具有較高的工藝實(shí)用價(jià)值。但需要注意的是，在實(shí)踐當(dāng)中還需做到相關(guān)設(shè)備參數(shù)的嚴(yán)格把控，以避免基線發(fā)生較大波動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)

[1]顧華，單曉鋒，崔君.應(yīng)用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定高鹽地下水中的揮發(fā)酚[J].巖礦測(cè)試，2019，38（05）：518-523.

[2]魏秀，張曉軍.連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀同時(shí)檢測(cè)飲用水中揮發(fā)酚、氰化物[J].化學(xué)工程師，2019，33（07）：32-35.

[3]魏麗娜，馬笑君.地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行管理中若干問題的探討[J].環(huán)境與發(fā)展，2014，26（08）：138-142.

[4]劉燕德，萬常斕，孫旭東.X射線熒光光譜技術(shù)在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用[J].激光與紅外，2011，41（6）：605-611.

收稿日期：2020-06-10

作者簡(jiǎn)介：楊蕾（1985-），女，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。