流動注射分析法測定總氰化物標(biāo)準(zhǔn)研究

魏若宇，王 巍

（深圳市生態(tài)環(huán)境局大鵬管理局，廣東 深圳 518116）

近年來，隨著生活水平的不斷提高，社會公眾對水資源的安全要求不斷提升，對水環(huán)境質(zhì)量的檢測要求也不斷提高[1]。氰化物是水環(huán)境污染中的一項重要污染物，金屬電鍍、礦石浮選、塑料生產(chǎn)等工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的排放物是其主要來源。水中氰化物濃度過高，會對各種生命體產(chǎn)生毒害作用，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時也會危害人體健康，因此，監(jiān)測控制水中氰化物濃度是一項重要工作[2]。水中氰化物存在形式多樣，一般可歸納為易釋放氰化物和總氰化物。總氰化物一般是指在酸性溶液（含磷酸成分）pH值小于2的環(huán)境中，在高溫加熱蒸餾的條件下，含有CN-的絡(luò)合物與溶液中的磷酸和乙二胺四乙酸發(fā)生化學(xué)作用，反應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)的氰化氫，最終被堿性溶液所吸收。在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中所接觸到的含堿金屬的氰化物，以及含鋅、鐵的氰絡(luò)合物均為總氰化物。本文通過實驗室流動注射儀開展對總氰化物的標(biāo)準(zhǔn)方法驗證，并通過對深圳市大鵬區(qū)具有代表性的地表水、生活污水樣品開展檢測，分析該方法在日常監(jiān)測工作中的適用性，其分析結(jié)果對于總氰化物快速高效檢測工作具有重要的參考價值。

1 試驗

1.1 試驗原理

本試驗以《水質(zhì) 氰化物的測定 流動注射—分光光度法》（HJ 523—2017）為依據(jù)，其原理為：樣品先與磷酸混合，在獨立加熱蒸餾單元140 ℃高溫高壓下發(fā)生水解，然后被紫外光裂解為金屬CN-的復(fù)合物，氣態(tài)的HCN從樣品中釋放，穿過Teflon膜，被堿性吸收液吸收（氫氧化鈉溶液），CN-與氯胺T反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CNCl，CNCl再與異煙酸和巴比妥酸混合發(fā)生顯色反應(yīng)，生成藍(lán)紫色的絡(luò)合物，在600 nm處進(jìn)行比色，測定其吸光度。

1.2 主要儀器

流動注射儀（哈希水質(zhì)分析儀器有限公司生產(chǎn)，型號QC8500S2，包括獨立的顯屏調(diào)溫加熱蒸餾單元模塊、試劑與樣品自動注入泵、試驗自動前處理模塊化通道、多重自動化化學(xué)反應(yīng)通道、180位X-Y-Z三項自動化進(jìn)樣裝置、16位獨立設(shè)置試劑抽入蠕動泵、分光光度法流通檢測池、自動化儀器控制及檢測數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)等）；超純水制備裝置（美國密理博公司生產(chǎn)，型號milli-Q Reference）。

1.3 主要試劑

在總氰化物分析試驗中，本實驗室所用的分析試劑均來源于采購的符合國家實驗標(biāo)準(zhǔn)的分析純和優(yōu)級純試劑，試驗過程中的用水均為當(dāng)天超純水設(shè)備所制備的去離子水，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。由于溶于水的氣體在高溫高壓環(huán)境下溶解度降低，會形成氣泡干擾試驗結(jié)果，因此總氰化物試驗中所用試劑和水在上機前均需進(jìn)行除氣預(yù)處理，一般用純氦氣（使用高壓氦氣除氣，除氣時間不應(yīng)低于1 min）或者超聲設(shè)備除氣（使用超聲波振蕩器除氣，除氣時間應(yīng)在15 min以上），試驗主要試劑包括磷酸（H3PO4）、氫氧化鈉（NaOH）、無水磷酸二氫鉀（KH2PO4）、氯胺-T（C7H9ClNNaO3S）、巴比妥酸（C4H4N2O3）、異煙酸（C6H5NO2）、氦氣（純度≥99.99%）、氰化物標(biāo)準(zhǔn)溶液（以CN-計）。

2 方法驗證

本試驗以《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 168—2020）的技術(shù)方法要求為依據(jù)，對總氰化物的標(biāo)準(zhǔn)方法開展實驗室方法驗證，分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限、測定下限、精密度、正確度、樣品加標(biāo)回收率等測定。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定

選用總氰化物標(biāo)準(zhǔn)溶液（中國計量科學(xué)研究院生產(chǎn)，編號：GBW（E）080115，批號：23023，濃度50 mg/L），以氫氧化鈉溶液為溶劑，于容量瓶中制備6個標(biāo)準(zhǔn)點濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中總氰化物（以CN-計）濃度為：0.00微克/升（μg/L）、2.00微克/升（μg/L）、5.00微克/升（μg/L）、10.0微克/升（μg/L）、25.0微克/升（μg/L）、50.0微克/升（μg/L）、100微克/升（μg/L）。

開展標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度點測定，分別將各濃度點標(biāo)準(zhǔn)溶液按低濃度到高濃度的順序依次上機檢測，經(jīng)系統(tǒng)計算處理得到總氰化物標(biāo)準(zhǔn)曲線圖（見圖1），其中橫坐標(biāo)為各濃度的總氰化物濃度ρ（以CN-計， 單位：μg/L），縱坐標(biāo)為樣品峰模型的峰面積y（ 單位：V·s），根據(jù)檢測結(jié)果計算標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計算結(jié)果見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線計算結(jié)果表

圖1 總氰化物標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

經(jīng)計算，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為ρ=5.51，y-1.86，其相關(guān)系數(shù)為r=0.999 9，標(biāo)準(zhǔn)曲線檢驗結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)方法對相關(guān)系數(shù)r≥0.995的要求。

2.2 總氰化物的方法檢出限驗證

根據(jù)HJ 168—2020標(biāo)準(zhǔn)方法的要求，試驗方法檢出限驗證需要重復(fù)測定空白樣，測定次數(shù)計為n次，統(tǒng)計測定n次的空白樣結(jié)果，計算其標(biāo)準(zhǔn)偏差S，查找HJ 168—2020標(biāo)準(zhǔn)方法上規(guī)定的n次空白測定對應(yīng)的t值，即可計算方法檢出限（以MDL表示），計算公式為：

其中，“MDL”是指通過測定計算得到的方法檢出限；“t”是指在n-1次自由度實驗過程中，測定結(jié)果可信度應(yīng)達(dá)到99%的t分布；“n”表示為平行樣重復(fù)測定次數(shù)；“S”表示為重復(fù)測定n次的空白樣計算標(biāo)準(zhǔn)偏差。在本次總氰化物試驗中，測定次數(shù)n設(shè)置為7次，測定結(jié)果見表2。

表2 總氰化物方法檢出限測定結(jié)果分析表

經(jīng)計算，平行樣品7次測定的均值X為0.000 6 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.000 1 mg/L，經(jīng)查表重復(fù)測定7次的t值為3.143，計算可得方法檢出限MDL為0.000 3 mg/L，測定下限一般為方法檢出限的4倍，計算得出測定下限為0.001 2 mg/L。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法的規(guī)定，本次試驗以異煙酸-巴比妥酸作為顯色劑，測定水中總氰化物的檢出限應(yīng)小于0.001 mg/L，測定下限應(yīng)小于0.004 mg/L，因此，計算方法檢出限和測定下限均符合標(biāo)準(zhǔn)方法的要求。

2.3 精密度測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍上限為0.100 mg/L，根據(jù)HJ 168—2020要求，分別選取低濃度（0.010 mg/L）、中濃度（0.050 mg/L）、高濃度（0.090 mg/L，濃度范圍應(yīng)在曲線范圍上限的90%附近）有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)上機測定，各濃度總氰化物標(biāo)樣分別重復(fù)測定6次，根據(jù)測定結(jié)果計算重復(fù)測定樣品的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差計算實驗室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，測定結(jié)果見表3。

表3 精密度測定結(jié)果分析表

經(jīng)計算，低濃度樣品測定平均值為0.010 1 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.000 3 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.0%；中濃度樣品測定平均值為0.048 7 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.000 3 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6%；高濃度樣品測定平均值為0.089 0 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.000 7 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%；根據(jù)測定結(jié)果，試驗精密度各項參數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 正確度測定

2.4.1 國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定

選擇總氰化物國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，編號：GSB07-3170-2014，批號：202265），總氰化物樣品濃度為0.183±0.016 mg/L，分別對樣品重復(fù)測定6次，測定結(jié)果見表4。

表4 國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果分析表

經(jīng)測定，批號：202265的總氰化物國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)重復(fù)測定6次的均值為0.178 mg/L，測定結(jié)果在有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書要求的范圍內(nèi)。

2.4.2 實際樣品加標(biāo)回收率測定

選取深圳市大鵬區(qū)具有代表性的某生活污水排放口和某河流監(jiān)測點，分別采集生活污水和地表水總氰化物水樣，實際樣品含有多種雜質(zhì)，直接測定會導(dǎo)致流動注射儀管路堵塞，影響監(jiān)測結(jié)果，需對實際樣品進(jìn)行過濾預(yù)處理，方可上機測定。

經(jīng)預(yù)處理后，用5.00 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液對生活污水樣品加標(biāo)，加標(biāo)量為5.00 μg，定容體積為250 mL；用5.00 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液對地表水樣品加標(biāo)，加標(biāo)量為5.00 μg，定容體積為250 mL，兩種樣品加標(biāo)次數(shù)均為6次，分別測定初始樣品和加標(biāo)樣品的濃度，測定結(jié)果見表5。

經(jīng)計算，總氰化物生活污水樣品加標(biāo)回收率在98.5%～102%，總氰化物地表水樣品加標(biāo)回收率在96.3%～99.7%，均滿足總氰化物標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的加標(biāo)回收率應(yīng)在70%～120%的要求。

3 結(jié)論

第一，本試驗參照（HJ 168-2020）標(biāo)準(zhǔn)方法的要求，對總氰化物（HJ 523—2017）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)開展方法驗證。經(jīng)測定計算，總氰化物流動注射-分光光度法的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性符合要求，相關(guān)系數(shù)為r=0.999 9，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)r≥0.995的要求；測定計算總氰化物方法檢出限MDL=0.000 3 mg/L，測定下限為0.001 2 mg/L，符合方法檢出限不高于0.001 mg/L，測定下限不高于0.004 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)；選取低濃度（0.010 mg/L）、中濃度（0.050 mg/L）、高濃度（0.090 mg/L）3個不同濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品開展精密度驗證，測定平均值分別為0.010 1 mg/L、0.048 7 mg/L、0.089 0 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.0%、0.6%、0.8%；結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；開展方法正確度測定，總氰化物國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果為0.178 mg/L，總氰化物生活污水和地表水實際樣品加標(biāo)回收率計算結(jié)果分別為98.5%～102%和96.3%～99.7%，均達(dá)到要求。

第二，方法驗證結(jié)果表明，本試驗條件可以滿足《水質(zhì) 氰化物的測定 流動注射-分光光度法》（HJ 523—2017）方法在深圳市大鵬區(qū)生活污水、地表水總氰化物日常監(jiān)測分析中的要求，該方法在實際試驗分析過程中具備檢測效率高、分析速度快等特點，對地表水、生活污水等多種水樣能較為穩(wěn)定地開展監(jiān)測分析工作，體現(xiàn)較強的適用性，具有較高的參考價值。