游山斷面總磷測(cè)定比對(duì)研究

錢 成，潘雙葉，潘丹妮，朱麗波

(寧波市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 寧波 315010)

磷是生物生產(chǎn)必需元素之一，也是是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)。按其存在的形式主要分為總磷、溶解性正磷酸鹽和總?cè)芙庑粤譡1],地表水以總磷作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

一般情況下，總磷樣品的采樣方式需要進(jìn)行自然沉降30min，取上層非沉降部分。對(duì)于自然沉降30min后，仍然存在大量沉降性固體的河流，一是可以依據(jù)SL270多泥沙河流水環(huán)境樣品采集及預(yù)處理規(guī)程規(guī)定。二是可以試行離心方式去除可沉降性固體[2]。

此次實(shí)驗(yàn)的游山斷面屬于含大量泥沙的感潮斷面，設(shè)置在甬江干流入?？?，甬江為寧波最大入海河流，全長(zhǎng)26公里，流域面積361平方公里，斷面寬度約370多米，最終流入東海。泥沙中的磷含量對(duì)水中總磷有影響，地表水中泥沙含量的高低將直接影響總磷含量的高低[4]。此次實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定不同自然沉降時(shí)間、不同離心轉(zhuǎn)速及離心時(shí)間的水樣中總磷，以期找出適合的總磷水樣前處理方式，測(cè)定水中的總磷。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

水樣的采樣根據(jù)潮汐時(shí)間，選取了游山斷面退平潮時(shí)中垂線表層點(diǎn)位的瞬時(shí)水樣。采集完水樣后在現(xiàn)場(chǎng)不做任何處理，冷藏運(yùn)輸保存，3小時(shí)內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，主要進(jìn)行以下兩種預(yù)處理方法。

1.1.1 自然靜置

水樣送至實(shí)驗(yàn)室后，將需要靜置的水樣全部搖勻后開始計(jì)時(shí)，分別取靜置0.5，1，1.5，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12h 的水樣，用硅膠材質(zhì)的虹吸管至液面下5厘米處，吸取上層非沉降部分，充分搖勻后測(cè)定水樣的總磷濃度和濁度。

1.1.2.低速離心

采用離心速率分別為2000r/min和3000r/min對(duì)水樣進(jìn)行離心，離心時(shí)間分別為1min至 8min不等，取離心后上層非沉降部分水樣混勻后測(cè)定總磷濃度和濁度。

2 實(shí)驗(yàn)分析

本實(shí)驗(yàn)總磷的測(cè)定方法依據(jù)《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》(GB/T 11893-1989)，對(duì)總磷測(cè)定采用濁度色度補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)分析方法，分別測(cè)定不同自然沉降時(shí)間以及不同離心轉(zhuǎn)速、不同離心時(shí)間水樣中的總磷和濁度。

2.1 主要儀器和試劑

HACH DR6000紫光可見分光光度計(jì)，HACH 2100Q快速濁度測(cè)定儀，上海凱特TD5A低速離心機(jī) (離心速度0～4000 r/min)，滅菌高壓鍋，50mL具塞比色管。磷標(biāo)準(zhǔn)溶液(500mg/L)，磷標(biāo)準(zhǔn)使用液(2.00μg/mL，使用時(shí)當(dāng)天配制)，(1+1)硫酸，抗壞血酸溶液(100g/L)，鉬酸鹽溶液，過硫酸鉀溶液(50g/L)。濁度-色度補(bǔ)償液：混合兩個(gè)體積(1+1)硫酸和一個(gè)體積100g/L抗壞血酸溶液。

2.2 實(shí)驗(yàn)分析方法

(1)校準(zhǔn)曲線的繪制[3]。取6支比色管分別加入0.00，1.00，2.00，3.00，5.00，8.00mL的2.00mg/L磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液。加水至25mL。向試樣中加入4mL過硫酸鉀溶液，將蓋子蓋緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊，放入大燒杯中置于高壓蒸氣消毒器中加熱。加熱條件為壓力1.1kg/cm ，120℃，保持30min后停止加熱等待冷卻。

(2)水樣消解。取10mL水樣平行兩份，所有步驟同1。

(3)顯色。其中一份水樣用純水稀釋至50mL刻度，向各定容后比色管中加入1mL抗壞血酸溶液混勻，30s后加入2mL鉬酸鹽溶液充分混勻。另一份水樣用純水稀釋至50mL刻度后，加入3mL濁度-色度補(bǔ)償液。

(4)分光光度測(cè)量 。室溫下放置15min，使用光程為30mm比色皿，在700nm波長(zhǎng)下，以純水為參比，測(cè)定吸光值。扣除空白試驗(yàn)的吸光值和濁度-色度補(bǔ)償液的吸光值后，從工作曲線上計(jì)算磷的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 沉降時(shí)間對(duì)總磷、濁度影響

此次一共進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，三次自然靜置時(shí)間與總磷、濁度變化關(guān)系見圖1。由于原水濁度差異大，水體中懸浮物和顆粒物的自然沉降速度差異較大，故水樣濁度和總磷穩(wěn)定時(shí)間存在差異；自然靜置的水樣隨著時(shí)間的增加，總磷和濁度均下降；當(dāng)水樣濁度降至50以下后，總磷濃度趨于穩(wěn)定。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同沉降時(shí)間濁度和總磷測(cè)定值

3.2 離心轉(zhuǎn)速及離心時(shí)間對(duì)總磷、濁度影響

3.2.1 離心轉(zhuǎn)速為2000r/min實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過三次離心試驗(yàn)比對(duì)，水樣離心后隨著離心時(shí)間的增加，濁度值與之成反比，當(dāng)濁度達(dá)到一定值后(大概低于40NTU)，總磷測(cè)定值趨于穩(wěn)定(見表2)，根據(jù)圖2可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離心5min～6min后，濁度和總磷的趨勢(shì)線相交，值趨于穩(wěn)定。

3.2.2 離心轉(zhuǎn)速為2000r/min與3000r/min離心比對(duì)

通過不同轉(zhuǎn)速的離心比對(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min，離心1min可以近似等效于2000r/min 5min(見表3)，且離心效果優(yōu)于2000r/min。因此，在較短時(shí)間內(nèi)，相同離心時(shí)間，轉(zhuǎn)速越高，濁度和總磷的變化率越大(圖2、圖3)。

表2 不同離心時(shí)間濁度和總磷測(cè)定值(2000r/min)

3.3 結(jié)果比較與分析

對(duì)于含大量泥沙顆粒物質(zhì)和膠體的水樣，常規(guī)自然靜置30min后測(cè)定總磷濃度，濁度對(duì)其有影響，通過濁度補(bǔ)償并不能去除濁度對(duì)其的干擾。如果要準(zhǔn)確測(cè)定水樣的總磷，有以下兩種方式：1.增加靜置時(shí)間；2.低速離心。

離心轉(zhuǎn)速及離心時(shí)間對(duì)總磷、濁度均有影響。離心轉(zhuǎn)速越大，濁度下降越快，總磷受濁度干擾；離心時(shí)間越久，濁度下降越多，總磷在濁度達(dá)到一定范圍后趨于穩(wěn)定?？偭椎臏y(cè)定要求樣品在24小時(shí)內(nèi)盡快分析，此外有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采樣的條件有限，因此在測(cè)定含大量泥沙顆粒物質(zhì)和膠體的水樣時(shí)，合理的方式是通過離心對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理后，再進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，2000r/min 5min～6min是較為合理，如果增加轉(zhuǎn)速則可以縮短時(shí)間。具體時(shí)間情況根據(jù)水樣情況可以增減。

表3 不同離心時(shí)間濁度和總磷測(cè)定值(3000r/min)

圖1 自然沉降三次濁度和總磷變化

圖2 不同轉(zhuǎn)速及時(shí)間-濁度曲線

圖3 不同轉(zhuǎn)速及時(shí)間-總磷曲線