鉻酸鋇分光光度法（熱法）和離子色譜法測定生活飲用水中硫酸鹽含量的方法比較

摘 要：目的：對比鉻酸鋇分光光度法（熱法）和離子色譜法測定生活飲用水中硫酸鹽含量的結(jié)果，探討兩種方法的差異和優(yōu)缺點。方法：以鉻酸鋇分光光度法（熱法）和離子色譜法分別測定彌勒市轄區(qū)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)22份自來水中的硫酸鹽含量，并對2種方法測定結(jié)果進行配對t檢驗。結(jié)果：2種方法對26份水樣氯化物的測定結(jié)果差異無統(tǒng)計學意義（t=0.865 7，P＞0.05）；離子色譜法檢出限小于鉻酸鋇分光光度法的檢出限；測定相同濃度的硫酸鹽溶液，兩種方法均可得到較好的準確度和回收率，但離子色譜法的精密度明顯大于分光光度法，特別是硫酸鹽含量較小的水樣。結(jié)論：生活飲用水中硫酸鹽較低時，用離子色譜法測定檢出限更低，檢測大批水樣時可以節(jié)省時間，同時可以測定其他多種陰離子含量，但分光光度法檢測成本更低。

關(guān)鍵詞：硫酸鹽；鉻酸鋇分光光度法；離子色譜法

Comparison of Barium Chromate Spectrophotometry （Thermal Method） and Ion Chromatography in Determining Sulfate Content in Drinking Water

ZHAO Xiaoxia

（Mile City Center for Disease Control and Prevention in Yunnan， Mile 652399， China）

Abstract： Objective： To compare the results of barium chromate spectrophotometry （thermal method） and ion chromatography in determining sulfate content in drinking water， and to explore the differences， advantages and disadvantages of the two methods. Method： The sulfate content in 26 tap water samples from 13 townships in the jurisdiction of Mile city was determined by barium chromate spectrophotometry （thermal method） and ion chromatography， respectively， and the results of the two methods were tested by paired t-test. Result： There was no statistically significant difference between the two methods in the determination of chloride in 26 water samples （t=0.865 7， P＞0.05）. The detection limit of ion chromatography was lower than that of barium chromate spectrophotometry. Both methods can achieve good accuracy and recovery rate in the determination of sulfate solutions with the same concentration， but the precision of ion chromatography is significantly higher than that of spectrophotometry， especially for water samples with low sulfate content. Conclusion： When the sulfate content in drinking water is low， ion chromatography has a lower detection limit and can save time in testing a large number of water samples， while measuring the content of other anions at the same time. However， spectrophotometry has a lower detection cost.

Keywords： sulfate; barium chromate spectrophotometry; ion chromatography

硫酸鹽是一種常見的無機鹽類，廣泛存在于自然環(huán)境中，是人體必需的礦物質(zhì)之一，在飲用水中，硫酸鹽的來源主要包括土壤、巖石、工業(yè)廢水等。適量的硫酸鹽對人體健康有益，但過量攝入可能導(dǎo)致腹瀉等不適癥狀。我國對生活飲用水中硫酸鹽的含量有明確規(guī)定，含量須小于250 mg·L-1[1]。因此，生活飲用水中硫酸鹽含量的監(jiān)測和評估對于保障人體健康具有重要意義。鉻酸鋇分光光度法和離子色譜法在水中硫酸鹽含量的測定方面較為常見。其中，鉻酸鋇分光光度法（熱法）[2]是利用在酸性溶液中，鉻酸鋇與硫酸鹽生成硫酸鋇沉淀和鉻酸離子，濾液呈現(xiàn)黃色，通過比色定量測定硫酸鹽含量。離子色譜法[2]是通過淋洗液把水樣中待測陰離子帶入離子交換柱系統(tǒng)，通過待測陰離子對柱子親和度差異而使其分離，再經(jīng)陽離子交換柱轉(zhuǎn)換成高電導(dǎo)度的強酸，通過電導(dǎo)檢測器測量出各陰離子的電導(dǎo)率，以相對保留時間定性，峰面積定量，計算出待測離子濃度。本研究通過鉻酸鋇分光光度法（熱法）和離子色譜法測定生活飲用水中硫酸鹽含量，并對兩種方法的差異和優(yōu)缺點進行探討。

1 材料與方法

1.1 試劑

SO42-標準液（1 000 μg·mL-1），中國計量科學研究院，編號GBW（E）080268，SO42-標準樣品2份[（17.9±0.6）mg·L-1、（70.6±2.4）mg·L-1，編號GSB 07-1196-2000 201939、GSB 07-1196-2000 201941]，環(huán)境保護部標準樣品研究所。鉻酸鉀（AR）；二水合氯化鋇（AR）；氨水（AR）；實驗用水為超純水。

1.2 儀器

723pcs型分光光度計；CIC-D120離子色譜儀，青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司；SH-AP-1色譜柱（250 mm×4.0 mm）；SHRF-10陰離子淋洗液發(fā)生器；電導(dǎo)檢測器；0.22 μm濾膜。

1.3 實驗方法

1.3.1 鉻酸鋇分光光度法（熱法）

吸取相應(yīng)體積的SO42-標準液（1 000 μg·mL-1），配制成硫酸鹽濃度為0 μg·mL-1、5 μg·mL-1、10 μg·mL-1、20 μg·mL-1、40 μg·mL-1、80 μg·mL-1和100 μg·mL-1的標準溶液。分別取50.0 mL水樣和各濃度標準溶液于150 mL錐形瓶中，加1 mL鹽酸溶液，煮沸5 min左右，加入2.5 mL鉻酸鋇懸濁液，再煮沸5 min左右，取下錐形瓶，逐滴加入氨水（1+1）至液體呈檸檬黃色，再多加2滴。待冷，移入50 mL比色管，加純水定容至刻度，混勻，用慢速定量濾紙過濾，棄去最初的5 mL濾液，收集濾液。于420 nm波長，用0.5 cm比色皿，以純水作參比，測量吸光度。

1.3.2 離子色譜法

吸取相應(yīng)體積的SO42-標準液（1 000 μg·mL-1），配制成硫酸鹽濃度為0 μg·mL-1、5 μg·mL-1、10 μg·mL-1、20 μg·mL-1、40 μg·mL-1、80 μg·mL-1和100 μg·mL-1的標準溶液。將水樣經(jīng)0.22 μm濾膜過濾除去雜質(zhì)。對硬度高的水樣，經(jīng)過陽離子交換柱，再用0.22 μm濾膜過濾。色譜條件設(shè)置為陰離子淋洗液流速為0.3 mL·min-1，進樣25 μL，分析時間25 min。待儀器平衡，基線穩(wěn)定后，將各濃度標準溶液和預(yù)處理好的水樣注入色譜進樣系統(tǒng)，以保留時間定性，峰面積定量，測定各溶液硫酸鹽含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種方法操作過程和成本比較

分光光度法操作過程相對復(fù)雜，鉻酸鋇懸濁液配制過程煩瑣，且逐滴加入氨水至溶液呈檸檬黃色這個過程，需要檢測者準確判斷溶液顏色變化，會導(dǎo)致檢測結(jié)果引入不必要的誤差，但該方法所使用的檢測試劑簡單，檢測成本較低。

離子色譜法操作過程簡單，而且可同時測定幾種陰離子，但設(shè)備價格較高，過程中需使用濾頭濾膜等，特別是水質(zhì)成分復(fù)雜時還需通過凈化柱過濾，運行成本相對較高。

2.2 線性和檢出限的比較

2.2.1 線性比較

分光光度法標準曲線線性方程為y=0.007 5x+0.016，相關(guān)系數(shù)0.999 8。離子色譜法標準曲線線性方程為y=7.835x+4.192 9，相關(guān)系數(shù)0.999 6。兩種方法相關(guān)系數(shù)均大于0.999，在0～100 mg·L-1線性良好。

2.2.2 檢出限比較

分光光度法檢出限為測定20次空白吸光值標準偏差的3倍代入標準曲線對應(yīng)的濃度，最低檢出限為1.132 mg·L-1。離子色譜法檢出限采用連續(xù)測定20次濃度為0.5 mg·L-1的SO42-標準溶液響應(yīng)值的標準偏差S，計算出標準曲線的斜率A，根據(jù)公式DL=3S/A計算硫酸鹽的檢出限，其結(jié)果為0.073 mg·L-1。分析可知，離子色譜法的檢出限小于鉻酸鋇分光光度法檢出限。對硫酸鹽含量較高的樣品，兩種方法均可檢測，對于硫酸鹽含量較低的樣品，則選用離子色譜法檢測結(jié)果更準確可靠。

2.3 樣品檢測結(jié)果的比較

用兩種方法測定彌勒市轄區(qū)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)22份自來水中的硫酸鹽含量結(jié)果見表1。

對測定結(jié)果做配對t檢驗，差值均數(shù)為0.415，差值標準差為1.659 8，t=0.865 7，P＞0.05，差值無統(tǒng)計學意義。

2.4 精密度的比較

分光光度法和離子色譜法分別測定濃度為2.0 mg·L-1，5.0 mg·L-1和20.0 mg·L-1的硫酸鹽標準溶液各6次，計算兩種方法測定值的相對標準偏差。分光光度法測以上3個溶液的標準偏差S分別為0.20，0.08和0.12，相對標準偏差RSD分別為9.72%、1.55%和0.59%；離子色譜法測定以上3個溶液的標準偏差S分別為0.04、0.04和0.08，相對標準偏差RSD分別為1.99%、0.84%和0.40%。分光光度法測定5.0 mg·L-1和20.0 mg·L-1濃度時可得到較好的精密度，測定2.0 mg·L-1濃度時，精密度不理想。離子色譜法測定3個濃度均可得到較好的精密度，且相對標準偏差明顯小于分光光度法。

2.5 兩種方法準確度和回收率的比較

2.5.1 兩種方法準確度比較

分光光度法和離子色譜法分別測定硫酸鹽含量為（17.9±0.6）mg·L-1和（70.6±2.4）mg·L-1的標準品各3次，求平均值，計算誤差，兩種方法測定均可得到較好的準確度，但離子色譜法相對比分光光度法誤差更小，結(jié)果見表2。

2.5.2 兩種方法回收率比較

向已知濃度的標準樣品中加入10 mg·L-1和50 mg·L-1硫酸鹽標準溶液，分別用分光光度法和離子色譜法測定這兩個溶液的硫酸鹽含量，計算回收率。結(jié)果見表3。兩種方法均可得到較好的回收率。

3 結(jié)論

采用分光光度法和離子色譜法檢測生活飲用水中硫酸鹽均能得到較好的線性、精密度、準確度和加標回收率，均能滿足我國生活飲用水衛(wèi)生標準[1]中硫酸鹽的要求。鉻酸鋇分光光度法（熱法）[2]是生活飲用水中硫酸鹽含量分析的經(jīng)典方法，所需設(shè)備材料簡單，但操作過程復(fù)雜，受檢測者人為因素影響較大，且檢出限較高，對于硫酸鹽含量較低的水樣，特別是硫酸鹽含量小于5.0 mg·L-1的水樣，檢測結(jié)果精密度不佳，檢測結(jié)果不可靠。離子色譜法操作過程簡單[3]，同時可以測定多種陰離子[4]，且對于硫酸鹽含量小于5.0 mg·L-1的水樣，檢測結(jié)果也能得到較好精密度和準確度[5]，但設(shè)備和實驗過程中使用的耗材成本較高。由以上可見，兩種方法各有優(yōu)劣，實驗室可根據(jù)實際檢測工作選擇適合的檢測方法。

參考文獻

[1]國家市場監(jiān)督管理總局，國家標準化管理委員會.中華人民共和國國家標準 生活飲用水衛(wèi)生標準：GB 5749—2022[S].北京：中國標準出版社，2022.

[2]國家市場監(jiān)督管理總局，國家標準化管理委員會.生活飲用水標準檢驗方法 第5部分：無機非金屬指標：GB/T 5750.5—2023[S].北京：中國標準出版社，2023.

[3]陳平.高壓離子色譜法同時測定生活飲用水中亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氟化物[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學，2023，34（5）：592-593.

[4]王寶運.城市飲用水中四種常見無機鹽污染物含量監(jiān)測及去除方法的研究[D].長春：長春工業(yè)大學，2022.

[5]趙春華.離子色譜法測定生活飲用水中氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽含量的不確定度分析[J].分析儀器，2018（6）：117-122.

作者簡介：趙曉霞（1984—），女，云南彌勒人，本科，主管檢驗師。研究方向：水質(zhì)、食品、土壤等理化檢驗。