白淑娟,郭 煒,索 賡,宋瑞勇,何化平
(黃河水利委員會(huì) 三門峽庫區(qū)水文水資源局,河南 三門峽 472000)
銅是人體必需的微量元素, 人體中有30 多種蛋白質(zhì)和酶含有銅元素。 水體中, 銅含量達(dá)0.01 mg/L 時(shí),能抵制細(xì)菌生長,保持飲用水清潔衛(wèi)生;超過3 mg/L 時(shí),有異味,使人產(chǎn)生不舒服感。銅的測定方法主要有火焰原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸鈉-四氯化碳萃取分光光度法、 新銅試劑分光光度法,陽極溶出付安法等[1]。 其中,火焰原子吸收分光光度法準(zhǔn)確、快速、干擾少,適用于多種金屬成分連續(xù)測定,是目前測定銅的最好方法。
火焰原子吸收法是利用空心陰極元素?zé)艄庠窗l(fā)出被測元素的特征輻射光,被火焰原子化器產(chǎn)生的樣品蒸氣中的待測元素基態(tài)原子所吸收,再通過測定特征輻射光被吸收的大小,計(jì)算出待測元素的含量的測試方法。 實(shí)踐表明, 要得到理想的測量結(jié)果, 實(shí)驗(yàn)條件非常重要, 必須確定儀器最佳測試條件。 本試驗(yàn)改變測試條件,通過對黃河流域統(tǒng)一發(fā)放的能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行比對試驗(yàn)分析,樣品測定結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度均符合規(guī)范要求,進(jìn)而確定了最佳測試條件。
實(shí)驗(yàn)所用儀器包括:AA400 原子吸收光譜儀(美國Perkin Elmer 公司生產(chǎn))、銅空芯陰極燈(美國Perkin Elmer 公司生產(chǎn))、TDL-40B 離心機(jī)(上海安亭科技儀器廠制造)和TTL-30 超純水器(北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司制造)。
實(shí)驗(yàn)用水全部為TTL-30 超純水器制備的去離子水;所用硝酸(HNO3)密度ρ=1.4 g/ml,純度為優(yōu)級純;所用燃料為鋼瓶氣乙炔,純度99.9%。另外,還需要制備1000 mg/L 銅儲(chǔ)備液,100.0 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液,10.00 mg/L 的使用溶液。
儲(chǔ)備液的制備方法為:稱取0.5000 g 高純銅粉(上?;瘜W(xué)試劑分裝廠生產(chǎn)),用5 ml HNO3優(yōu)級純加熱溶解,直至溶解完全,然后用去離子水稀釋定容至500 ml容量瓶中,轉(zhuǎn)移至1 000 ml 聚乙烯中。標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備方法為: 用清潔干燥的移液管準(zhǔn)確移取10.0 ml 銅儲(chǔ)備液,移入100 ml 容量瓶中,使用去離子水稀釋至刻度線,充分混勻。 使用溶液的制備方法為:用清潔干燥的移液管準(zhǔn)確移取10.0 ml 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液10 ml, 至100 ml 容量瓶中,使用去離子水稀釋到刻度,充分混勻。
將5 ml、10 ml 分度吸管在硝酸中浸泡24 h,用自來水和去離子水沖洗干凈并干燥。 將10 ml、25 ml單標(biāo)線吸管1∶5 在硝酸中浸泡24 h, 用自來水和去離子水沖洗干凈并干燥。 將50 ml、100 ml、500 ml 容量瓶在1∶5 硝酸中浸泡24 h, 用自來水和去離子水沖洗并干燥。
黃河水利委員會(huì)水文局下達(dá)的5 個(gè)實(shí)驗(yàn)室間樣品比對任務(wù),樣品號(hào)分別是2#、3#、7#、24#、32#。5 個(gè)樣品包括黃河內(nèi)蒙古包頭段的昭君墳斷面自然沉降30 min 后的水樣,分別配制黃河原水(每升水樣加硝酸5ml)和加銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(標(biāo)準(zhǔn)溶液采購自水利部水環(huán)境監(jiān)測評價(jià)研究中心)的樣品各一個(gè);另用銅標(biāo)準(zhǔn)溶液分別配制高、中、低三個(gè)濃度的盲樣。 用pH 試紙測定5 個(gè)樣品,pH 值均小于2。
2#、3#、7#、24#、32#樣品收到后即放置于冰箱內(nèi),在2~5 ℃溫度中保存。在分析前,取樣品于室溫下放置4 h。
采用水利部水環(huán)境監(jiān)測評價(jià)研究中心國標(biāo)號(hào)為GBW(E)080196,樣品號(hào)為81130#的銅、鋅、鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì), 用清潔干燥的單標(biāo)線吸管從安瓿中準(zhǔn)確移取10.0 ml 標(biāo)準(zhǔn)溶液至500 ml 容量瓶中,使用1%硝酸定容,充分混勻。
分別取濃度為10.00 mg/L 的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、12.00 mL、16.00 ml,置于10 個(gè)100 mL 容量瓶中,在各容量瓶中加入1∶1 硝酸2 mL,并用去離子水稀釋至標(biāo)線。銅標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度分別為0.00 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.40 mg/L、0.80 mg/L、1.20 mg/L、1.60 mg/L,在光譜儀中輸入銅標(biāo)準(zhǔn)系列濃度值, 可計(jì)算出儀器吸光度[2],如表1 所示。
表1 燈電流流量15mA、乙炔流量2.50L/min 時(shí)吸光度計(jì)算值Table 1 Absorbance value of 15 mA lamp current flow, 2.50 L/min acetylene flow
以表1 濃度值為縱坐標(biāo)、以儀器示值為橫坐標(biāo),可繪制工作曲線。 所繪工作曲線的相關(guān)系數(shù)R 為1.0000, 斜率b 為3.215, 截距a 為0.674。 根據(jù)SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》的要求,銅工作曲線的相關(guān)系數(shù)(R)>0.999,截距<5.0,均符合SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》[3~4]。
按實(shí)驗(yàn)室內(nèi)質(zhì)量控制要求, 在分析能力驗(yàn)證樣品的同時(shí),對質(zhì)量控制樣品81130#、加標(biāo)回收樣品三門峽公路橋(右)、三門峽壩下(右)與能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行分析。能力驗(yàn)證樣品取上清液分析,加標(biāo)回收樣品取離心水分析。三門峽公路橋右、三門峽壩下右斷面的回收率均為95.6%,其他監(jiān)測結(jié)果如表2 所示。
依據(jù)黃水測[2009]25 號(hào)文件《關(guān)于下發(fā)實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證比測試驗(yàn)結(jié)果的通知》,經(jīng)水文局密碼解密后,2#樣品的真值為0.875 mg/L,3#樣品的理論值0.025 mg/L,7#樣品的理論值0.500 mg/L,24#樣品的理論值<DL,32#樣品的理論值0.200 mg/L, 質(zhì)控樣81130#的真值為0.885±0.045 mg/L。
表2 燈電流15 mA 乙炔流量2.50 L/min 室溫取上清液測定結(jié)果Table 2 Measuring results of supernatant at room temperature of 15 mA lamp current flow, 2.50 L/min acetylene flow
根據(jù)火焰原子吸收光譜法測銅, 采用貧燃性空氣—乙炔火焰,其燃助比小于1∶6,燃燒充分,溫度較低,適用于易離解,易電離的元素。 測銅項(xiàng)目時(shí)改變乙炔-空氣的流量,設(shè)置空氣的流量為10.00 L/min,乙炔的流量由2.50 L/min 改變?yōu)?.95 L/min。 在能滿足檢測條件的情況下,應(yīng)盡量采用低電流,以延長燈的壽命。
儀器推薦銅燈的燈電流為15 mA。 為延長燈的使用壽命,將銅燈的燈電流改變?yōu)?0 mA,其他儀器設(shè)置參數(shù)不變,信號(hào)值0.2116~0.2170,可計(jì)算出儀器吸光度,如表3 所示。
以表3 濃度值為縱坐標(biāo)、以儀器示值為橫坐標(biāo),繪制工作曲線。 工作曲線的相關(guān)系數(shù)R 為0.9999,斜率b 為3.355, 截距a 為-0.490。 根據(jù)SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》的要求,銅工作曲線的相關(guān)系數(shù)(R)>0.999,截距<5.0,均符合SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》。
表3 燈電流為10 mA、乙炔流量1.95 L/min 時(shí)銅工作曲線Table 3 Copper work curve of 10 mA lamp current flow, 1.95 L/min acetylene flow
測 定2#、3#、7#、24#、32#樣 品 和 質(zhì) 量 控 制 樣 品81130#、加標(biāo)回收樣品三門峽公路橋(右)、三門峽壩下(右),三門峽公路橋右,三門峽壩下右斷面的回收率均為98.4%。 其他監(jiān)測結(jié)果如表4 所示。
通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)能力驗(yàn)證、比對樣品實(shí)驗(yàn)分析,以火焰原子吸收光譜法測銅, 采用銅空心陰極燈電流15 mA、乙炔流量2.5 L/min 和電流10 mA、乙炔流量1.95 L/min 兩種方式, 樣品測定結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度均符合SL219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》的要求。比較而言,采用電流10 mA、乙炔流量1.95 L/min 的方法,不僅可以延長陰極燈的使用壽命,而且能夠節(jié)約測定成本,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
表4 燈電流10 mA 乙炔流量1.95 L/min 室溫取上清液測定結(jié)果Table 4 Measuring results of supernatant at room temperature of 10 mA lamp current flow, 1.95 L/min acetylene flow
[1] 國家環(huán)境保護(hù)科技標(biāo)準(zhǔn)司.水環(huán)境分析方法標(biāo)準(zhǔn)手冊(上冊)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1998.
[2] 張揚(yáng)祖.AANALYST 700/800 原子吸收光譜儀簡明操作手冊[EB/OL].[2012-9-20].http://wenku.baidu.com/view/c435e8df7f1922791688e830.html.
[3] SL219-98,水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范[S].
[4] 魏復(fù)盛.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4 版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.2002:10.