宿州地區(qū)水體中F－含量測(cè)定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州地區(qū)水體中F－含量測(cè)定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽宿州，234000

為了解宿州地區(qū)水體中氟離子含量是否超標(biāo)，以地下水、地表水和生活飲用水三類(lèi)水體為研究對(duì)象，使用ICS－900型離子色譜儀測(cè)定水樣中氟離子，結(jié)果表明：所采地下水水樣F濃度為0.3094～1.397 mg／L，采煤塌陷地表水水樣F濃度為1.4498～2.639 mg／L，在售的可直接飲用水樣中F含量為0.0064～0.1556 mg／L。其中，地下水和飲用水含氟量均符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，且可直接飲用水水樣中F濃度較低，而采煤塌陷區(qū)地表水水樣整體含F(xiàn)較高，均超出國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但符合高氟地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

離子色譜；地下水；塌陷水域；飲用水

宿州位于淮北平原，地表水屬于淮河水系，流經(jīng)河流有沱河、新汴河、濉河等，水體中氟含量較高，屬于高氟地區(qū)。其淺層或深層地下水中因地層中高氟礦物或高氟基巖的存在，地下水中的含氟量也比較高［1-4］。宿州郊區(qū)分布較多礦區(qū)，因采煤塌陷形成了大面積特殊水體——塌陷水域，這部分水體周邊通常密布村莊和農(nóng)田，與人類(lèi)生活密切相關(guān)，一旦水體中氟含量超標(biāo)，將通過(guò)地表水滲透、農(nóng)田灌溉、地下水抽用等方式直接危害人體健康。因此對(duì)高氟地區(qū)的地下水、地表水以及部分飲用水進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)很有必要。目前，測(cè)定水體中F－含量的方法主要有光學(xué)分析法［5］、選擇電極法［6-7］、氣相色譜法［8］和離子色譜法［9-10］等，其中離子色譜法因靈敏度高，準(zhǔn)確性好，操作簡(jiǎn)單易行。

1 材料與方法

1.1 儀器

美國(guó)Thermo公司ICS－900型離子色譜儀：AS12A陰離子交換柱（250 mm×4 mm）、C18陰離子保護(hù)柱、MMS300型自動(dòng)循環(huán)再生抑制器、DS5型檢測(cè)器、AS40自動(dòng)進(jìn)樣器、Chromeleon 7色譜工作站；美國(guó)Millipore公司Milli－Q－Direct 8型超純凈水一體機(jī)；上海和泰RO DI digital plus反滲透純水系統(tǒng)；合肥金尼克機(jī)械制造有限公司JK－100B型超聲清洗機(jī)。

1.2 試劑材料

美國(guó)Thermo標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為1000 mg／L），去離子水（電阻率為18.2 MΩ·cm），KOH淋洗液，0.22μm濾膜；抽濾裝置。

1.3 測(cè)定方法

儀器預(yù)熱20 min，基線時(shí)間不少于30 min，定量進(jìn)樣環(huán)10μL，以電導(dǎo)率表征，以出峰時(shí)間定性，在標(biāo)準(zhǔn)曲線基礎(chǔ)上以峰面積定量。

陰離子色譜柱分析條件：自動(dòng)淋洗液發(fā)生裝置，淋洗液為KOH溶液，測(cè)定時(shí)淋洗液等度方法濃度為20 mmol／L，梯度方法濃度為10～40 mmol／L；對(duì)應(yīng)抑制器電流分別為75 mA和99 m A；淋洗液流速為1.0 mL／min。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

為選擇更為準(zhǔn)確的方法和儀器工作條件，配制4組標(biāo)準(zhǔn)溶液，每組配4個(gè)不同濃度梯度溶液，分別在等度淋洗液和梯度淋洗液條件下進(jìn)行測(cè)定，譜圖處理后得到標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)性，如表1所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

由表1和圖1可知，不論等度方法還是梯度方法都能滿足測(cè)定要求，同時(shí)不論偏小還是偏大，濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線均穩(wěn)定，5組標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性很好，相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

表1 不同淋洗液條件下標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系

圖1 不同淋洗液條件下的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 準(zhǔn)確度和精密度

由圖2可知，氟離子出峰保留時(shí)間為4.0 min左右，峰形較好，沒(méi)有干擾峰出現(xiàn)。出峰時(shí)間與淋洗液濃度、色譜柱溫度、泵壓等條件有關(guān)。

對(duì)測(cè)定的準(zhǔn)確度進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)5組F－標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，得到實(shí)際濃度及相對(duì)誤差如表2所示，由表2可知相對(duì)誤差較低，最小0.05%，最大也不超過(guò)3%，準(zhǔn)確度較高。其中對(duì)c組20.0 mg／L濃度的F－溶液重復(fù)測(cè)試5次，測(cè)量值分別為20.2374、20.1633、20.2314、20.3106、19.9905，5次測(cè)量平均值為20.1866，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.6%，表明該方法測(cè)定精密度高。

圖2 F出現(xiàn)色譜圖

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液回測(cè)濃度及誤差

2.3 水樣測(cè)定

采集來(lái)自宿州城市地下水水樣、宿州城郊礦區(qū)塌陷水域水樣及幾種在售飲用水共15個(gè)，經(jīng)0.22 μm水系濾膜過(guò)濾后進(jìn)行儀器測(cè)樣，測(cè)得F－含量如表3所示。

表3 測(cè)試水樣F含量 單位：mg／L

1～5號(hào)水樣為城市地下水，6～11號(hào)水樣為塌陷塘地表水，12～16號(hào)水樣為宿州居民長(zhǎng)期直接飲用的水樣，具體采樣情況見(jiàn)表3。根據(jù)我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—2006）中對(duì)氟化物限值規(guī)定應(yīng)該小于1.0 mg／L，城市地下水大部分達(dá)標(biāo)，個(gè)別水樣存在超標(biāo)現(xiàn)象，可能與采樣點(diǎn)周邊氟化物溶解滲透作用或者地質(zhì)巖層條件中存在氟化物礦石有關(guān)。可直接飲用的飲用水樣中，F(xiàn)－含量都很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，該地區(qū)居民可放心使用。該地區(qū)特殊的一類(lèi)地表水體——采煤塌陷區(qū)，F(xiàn)－嚴(yán)重超標(biāo)，均高于我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB2002—3838）中對(duì)Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值1.5 mg／L，但滿足高氟地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水氟化物含量要求（≤3.0 mg／L）。

3 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用美國(guó)Thermo公司ICS－900型離子色譜儀，采用抑制電導(dǎo)法測(cè)試水樣中氟離子，選擇相同濃度的淋洗液和梯度淋洗液的方法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，5組標(biāo)準(zhǔn)曲線均呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r均在0.999以上。進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，回測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度得到的相對(duì)誤差介于0.05%～3.0%之間，誤差較小；重復(fù)測(cè)定20 mg／L標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，5次測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.6%，精密度較高。離子色譜法測(cè)定氟離子準(zhǔn)確、高效、線性范圍廣、誤差小、重復(fù)性好，對(duì)所采樣的宿州地表水、地下水及飲用水三類(lèi)水樣進(jìn)行測(cè)定，得到F－含量均值分別為0.80 mg／L、2.04 mg／L和0.07 mg／L。其中，地下水和直接飲用水均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且直接飲用水水樣中氟含量很低；而采煤塌陷區(qū)水樣整體含F(xiàn)－較高，超出國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，屬劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，但氟含量符合高氟地區(qū)灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這部分水體可用作塌陷水域周邊農(nóng)田作物灌溉用水，但建議處理后進(jìn)行綜合利用。

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（責(zé)任編輯：汪材印）

X832

A

1673－2006（2016）04－0119－03

10.3969／j.issn.1673－2006.2016.04.031

2015-11-26

宿州學(xué)院安徽省煤礦勘探工程技術(shù)研究中心平臺(tái)項(xiàng)目“煤礦塌陷水域水質(zhì)評(píng)價(jià)及水污染源解析”（2014YKF 05）；安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“礦區(qū)煤炭開(kāi)采工程對(duì)周?chē)h(huán)境的影響”（201510379078）；宿州區(qū)域發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目“礦井水水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定與水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)”（2015SZXT XSKF 07）。

程琛（1986－），女，安徽六安人，碩士，助教，主要研究方向：水環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。