離子色譜法測定天然礦泉水中4種無機(jī)陰離子

摘 要：目的：建立一種同時(shí)檢測天然礦泉水中4種無機(jī)陰離子含量的方法。方法：待測樣品經(jīng)0.45 μm水系過濾膜過濾后，采用Metrosep A Supp 5 Guard/4.0保護(hù)柱以及Metrosep A Supp 5陰離子分離柱分離，8 mmol·L-1碳酸氫鈉水溶液作為淋洗液進(jìn)行等度淋洗，流速為1.0 mL·min-1，電導(dǎo)檢測器進(jìn)行檢測。結(jié)果：4種無機(jī)陰離子在一定濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)均在0.996 0以上，檢出限在0.000 1～0.010 0 mg·L-1，定量限在0.000 4～0.040 0 mg·L-1；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.59%～8.16%，加標(biāo)回收率在80.00%～112.50%。結(jié)論：該方法具有靈敏度高、分離度好、準(zhǔn)確度強(qiáng)等優(yōu)勢，適用于天然礦泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-的快速定量檢測。

關(guān)鍵詞：離子色譜法；天然礦泉水；無機(jī)陰離子

Determination of 4 Inorganic Anions in Natural Mineral Water by Ion Chromatography

CHEN Lei

（Shanwei Quality Measurement Supervision and Testing Institute， Shanwei 516600， China）

Abstract： Objective： To establish a method for simultaneous determination of 4 kinds of inorganic anions in natural mineral water. Method： After being filtered by 0.45 μm aqueous filtration membrane， the samples were separated by Metrosep A Supp 5 Guard/4.0 protective column and Metrosep A Supp 5 anion separation column， and 8 mmol·L-1 sodium bicarbonate aqueous solution was used as the leach solution for equal degree leaching. The flow rate was 1.0 mL·min-1， and the conductivity detector was used for detection. Result： The correlation coefficients were above 0.996 0， the detection limit was 0.000 1～0.010 0 mg·L-1， and the quantitation limit was 0.000 4～0.040 0 mg·L-1. The relative standard deviations were 0.59%～8.16%， and the recoveries were 80.00%～112.50%. Conclusion： The method has the advantages of high sensitivity， good separation and high accuracy， and is suitable for the rapid quantitative determination of F-， Cl-， NO3- and SO42- in natural mineral water.

Keywords： ion chromatography; natural mineral water; inorganic anion

隨著科技的發(fā)展和人們對健康生活的重視，飲用水質(zhì)量安全成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。無機(jī)陰離子作為飲用水中的常見成分，其含量直接關(guān)系到飲用水的安全性。飲用水中常見的無機(jī)陰離子主要有氟離子（F-）、氯離子（Cl-）、硝酸根離子（NO3-）和硫酸根離子（SO42-）等。人體中這些離子主要從飲用水中攝入，如飲用氟化物超標(biāo)的飲用水，可能會(huì)導(dǎo)致骨骼礦化不良、骨骼變脆，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致甲狀腺功能異常、免疫系統(tǒng)受損等；飲用氯化物超標(biāo)的飲用水，會(huì)對胃液分泌、水代謝產(chǎn)生影響，從而誘發(fā)各種疾病；飲用水中硝酸鹽超標(biāo)，可干擾人體紅細(xì)胞的輸氧功能，造成身體缺氧；飲用硫酸鹽超標(biāo)的飲用水的主要生理反應(yīng)是腹瀉、脫水和胃腸道紊亂，會(huì)對人體產(chǎn)生危害[1-2]。因此，飲用天然礦泉水、包裝飲用水的國家標(biāo)準(zhǔn)對氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽含量都有嚴(yán)格的限量要求。

飲用水中的氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽已成為評價(jià)水質(zhì)安全的重要檢測項(xiàng)目。目前，無機(jī)陰離子的檢測方法主要有電位滴定法、離子色譜法和氣相色譜法等[3]。其中，電位滴定法的靈敏度較差；氣相色譜法的實(shí)驗(yàn)操作步驟煩瑣，不利于大批量樣本檢測。本文基于離子色譜法原理，以天然礦泉水為研究對象，建立了一種同時(shí)檢測天然礦泉水中4種無機(jī)陰離子的方法，為飲用水中無機(jī)陰離子檢測提供重要的方法參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

天然礦泉水①（3元）、天然礦泉水②（12元）、天然礦泉水③（26元）、天然礦泉水④（36元）、天然礦泉水⑤（58元），均為市售。

NaHCO3、硫酸，均為優(yōu)級純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：F-、Cl-、NO3-和SO42-無機(jī)陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，均為單標(biāo)（濃度均為1 000 mg·L-1），中國計(jì)量科學(xué)研究院。

1.2 儀器與設(shè)備

離子色譜儀（瑞士萬通925 ECO IC離子色譜系統(tǒng)，配有MSM化學(xué)抑制器陰離子抑制器、電導(dǎo)檢測器、863 Compact Autosampler進(jìn)樣器）；陰離子色譜柱（Metrosep A Supp 5-250/2.0），瑞士萬通公司；色譜柱保護(hù)柱（Metrosep A Supp 5 Guard/4.0），瑞士萬通公司；超純水儀（Milli-Q），美國Millipore公司；電子天平（MF1085C，感量0.1 mg），歐萊博公司；微孔濾膜（水系，孔徑0.22 μm，直徑25 mm），上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別量取已放置至室溫的F-、Cl-、NO3-和SO42-無機(jī)陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度均為1 000 mg·L-1）2.00 mL、3.20 mL、20.0 mL和24.0 mL于1 000 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線并搖勻，得到混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液（F-、Cl-、NO3-和SO42-的質(zhì)量濃度分別為2.00 mg·L-1、3.20 mg·L-1、20.0 mg·L-1和24.0 mg·L-1），4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 混合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配制

分別量取混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液0 mL、2.50 mL、5.00 mL、10.0 mL、25.0 mL和50.0 mL于6個(gè)100 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線并搖勻。所配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線各離子質(zhì)量濃度見表1。

1.3.3 儀器條件

色譜柱：Metrosep A Supp 5陰離子分離柱（250 mm×4.0 mm，5 μm），Metrosep A Supp 5 Guard/4.0陰離子保護(hù)柱（5 mm×4.0 mm，5 μm）；柱溫：25 ℃；淋洗液：8 mmol·L-1碳酸氫鈉水溶液，等度淋洗；淋洗液流速：1.0 mL·min-1；進(jìn)樣量：200 μL；進(jìn)樣方式：自動(dòng)進(jìn)樣；再生液：0.5%硫酸溶液。

1.3.4 樣品測定

以購買的5種市售不同價(jià)格的礦泉水為試樣。試樣經(jīng)過0.45 μm水系微孔濾膜過濾后，直接進(jìn)樣檢測。

1.3.5 計(jì)算方法

各待測陰離子質(zhì)量濃度（mg·L-1）可通過標(biāo)準(zhǔn)曲線直接代入求得。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜峰分離結(jié)果

4種陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜分離結(jié)果如圖1所示。從色譜圖中可以看出，各陰離子分離效果較良好，均與基線分離，可用來定性分析天然礦泉水中4種陰離子。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與方法檢出限、定量限

以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)，分別繪制F-、Cl-、NO3-和SO42-的標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到各陰離子的線性方程及相關(guān)系數(shù)；按照信噪比RSN=3計(jì)算得到該方法各陰離子檢出限，按照信噪比RSN=10計(jì)算得到該方法的各陰離子定量限，結(jié)果見表2。

由表2可知，在一定線性范圍內(nèi)，4種陰離子線性關(guān)系較好，且相關(guān)系數(shù)均＞0.996 0。F-、Cl-、NO3-和SO42-的檢出限分別為0.009 0 mg·L-1、0.010 0 mg·L-1、0.000 5 mg·L-1、0.000 1 mg·L-1，定量限分別為0.036 0 mg·L-1、0.040 0 mg·L-1、0.002 0 mg·L-1和0.000 4 mg·L-1，均低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》（GB 8538—2022）[4]中F-、Cl-、NO3-和SO42-離子色譜法定量限。這表明該方法具有更高的檢測靈敏度，可滿足痕量濃度樣品的檢測要求。

2.3 加標(biāo)回收率和精密度實(shí)驗(yàn)

在市售天然礦泉水中分別添加低、中、高3種質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，進(jìn)行6次重復(fù)性測定，分析并計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差及加標(biāo)回收率。由表3

可知，F(xiàn)-、Cl-、NO3-和SO42- 4種陰離子的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.13%～8.16%、0.67%～1.55%、1.05%～2.69%和0.59%～1.14%；加標(biāo)回收率分別為80.00%～105.00%、97.92%～108.33%、96.88%～112.50%、96.67%～100.50%，均符合《合格評定 化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》（GB/T 27417—2017）[5]相關(guān)要求，表明本方法的精密度和準(zhǔn)確度較好，能滿足日常檢測要求。

2.4 實(shí)際樣品檢測結(jié)果

對5種市售天然礦泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-4種無機(jī)陰離子含量進(jìn)行檢測，結(jié)果見表4。通過與《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水》（GB 8537—2018）[6]限量要求相比較，5種天然礦泉水相關(guān)理化指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)限量要求。

3 結(jié)論

本文建立了同時(shí)檢測天然礦泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-含量的離子色譜法。結(jié)果表明，該方法具有靈敏度高、分離度好、準(zhǔn)確度強(qiáng)等優(yōu)勢，精密度和回收率等均滿足方法學(xué)驗(yàn)證要求，適用于天然礦泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-含量的快速測定，可為政府部門、生產(chǎn)企業(yè)等對水質(zhì)相關(guān)理化指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測提供方法參考。

參考文獻(xiàn)

[1]岳虹，史燕華，尹睿杰，等.離子色譜法測定飲用水及天然礦泉水中四種陰離子含量[J].飲料工業(yè)，2021，24（2）：31-35.

[2]趙志英，黨興旺，李小龍.離子色譜法測定生活飲用水中常見陰離子[J].化學(xué)工程與裝備，2022（6）：223-225.

[3]楊晨，王君，弋凱鴿，等.電導(dǎo)檢測離子色譜法測定飲用天然水中4種陰離子[J].中國口岸科學(xué)技術(shù)，2022，24（1）：71-76.

[4]中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會(huì)，國家市場監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法：GB 8538—2022[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022.

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).合格評定 化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南：GB/T 27417—2017[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[6]中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會(huì)，國家市場監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水：GB 8537—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

作者簡介：陳蕾（1995—），女，廣東汕尾人，本科，助理工程師。研究方向：食品檢測技術(shù)。