水中鉛的快速光度測定方法研究

李光明

(忻州市環境監測站，山西 忻州 034000)

引 言

水是一切生物體所必須的基本物質。然而，由于人類生產、生活產生的各種廢棄物進入水體，導致我國環境污染事故頻繁發生，有些甚至十分惡劣。水中的有害物質主要有重金屬、氟化物、氯化物等，其中重金屬污染具有來源廣、殘毒時間長、蓄積性、易于沿食物鏈轉移富集等特征，已成為當今世界面臨的主要水環境問題之一。其中，重金屬鉛及其化合物可以從消化道及呼吸道進入人體，直接損傷人的甲狀腺功能，還可損傷生殖細胞及降低性功能，因此，水中的重金屬鉛的測定與去除受到了各界人士尤其是環保界相關人員的廣泛關注。

目前，水中鉛的測定大多是用原子吸收法和原子熒光法等進行測定，但其儀器和操作要求高，成本貴，且不能實現現場快速測定[1]。卟啉類化合物是金屬離子的高靈敏度試劑，是一類非常有發展前途的高靈敏度的顯色劑。本文以卟啉類化合物二溴羥基苯基卟啉為顯色劑，采用便攜式分光光度計，為現場快速測量水中的鉛提供新的測試手段[2]。

1 實驗主要試劑及儀器

1.1 主要試劑

本次實驗所用到的主要試劑有鉛單元素標準儲備液、氫氧化鈉、二溴羥基苯基卟啉等，具體濃度及廠家如表1所示。

表1 實驗所用試劑

1.2 主要儀器

本次試驗所用到的主要儀器有：1) pHs-2型酸度計，上海第二分析儀器廠；2) 鉛空心陰極燈，波長為283.3 nm，北京有色金屬研究所；3) Milli-Q Gradient純水機；4) HACH-DR890型便攜式分光光度計，二極管發射光源，美國HACH公司；5) AFS-2202E型雙道原子熒光光度計，北京海光儀器公司等。

2 快速光度測定法及其實驗結果

2.1 實驗方法

首先，根據標準步驟配置鉛標準使用液、1.6 mol/L NaOH溶液、1.2% 8-羥基喹啉溶液(8-HOx)、6%OP溶液、1.6%亞硫酸鈉溶液、鉛反應試劑等。其次，取一定量水樣于容量瓶中，依次加入鉛反應試劑及顯色劑。第三，純水機制一定量的去離子水，并用所制得的水加入容量瓶定容并搖勻，放置5 min，以準備被檢測。第四，以試劑空白為參比，用2 cm比色皿，在波長479 nm處測量吸光度。

2.2 實驗結果

1) NaOH用量。堿濃度對T(DBHP)P與Pb的顯色反應尤為重要。如，堿的濃度可以影響反應的靈敏度和選擇性等。本實驗分別加入1.6 mol/L NaOH溶液0.1、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mL，制成含有不同NaOH濃度的試液，進行顯色反應，考察NaOH用量對吸光度的影響。結果顯示，當1.6 mol/L NaOH溶液加入量在0.25 mL～1.50 mL時，NaOH加入量對吸光度的影響保持恒定，且配合物吸光度值最大。考慮到穩定性及經濟性的影響，本實驗選擇NaOH加入量為1.0 mL。

2) 顯色劑用量。本研究進行了顯色劑T(DBHP)P加入量實驗，以保證選出最合適的顯色劑用量，使得顯色反應進行完全，又不生成副反應而干擾測定。在鉛標準液中分別加入0.016%T(DBHP)P溶液0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 mL，顯色后測定其吸光度。結果顯示，顯色劑加入量在0.8 mL～2.0 mL時，顯色劑加入量對吸光度的影響保持恒定，且配合物吸光度值最大。考慮到穩定性、經濟性及試劑空白過大的影響，本實驗選擇T(DBHP)P加入量為1.0 mL。

3) 催化劑用量。室溫下，鉛與T(DBHP)P的顯色反應速度很慢，但采用8-羥基喹啉作催化劑，可使反應在室溫下瞬間完成，同時還可大大提高光度法測定鉛的選擇性。本實驗結果顯示，當8-HOx(1.2%)用量在0.7 mL以上時，吸光度值最大且基本保持恒定。考慮到穩定性、經濟性的影響，本實驗選擇1.2%8-羥基喹啉溶液加入量為1.0 mL。

4) 增敏劑用量。在鉛與T(DBHP)P進行顯色反應時，為了提高分析的靈敏度，考察了6%OP溶液加入量對測定吸光度的影響。結果顯示，OP對鉛與T(DBHP)P的顯色反應有較大增敏作用，當加入量在0.6 mL～1.6 mL時，吸光度增大7倍以上，且穩定。考慮到穩定性、及經濟性等影響，本實驗選擇6%OP溶液加入量為1.0 mL。

5) 顯色時間。由于不同的顯色反應其進行的速度不同，所需要的時間不同，因此需要對顯色反應達到穩定的時間進行考察。結果顯示，顯色5 min分鐘后進行測定，吸光度就達到穩定。故本實驗選擇顯色時間為5 min。

6) 共存離子干擾的去除。本實驗在顯色體系中加入亞硫酸鈉，消除鈣、鎂的干擾。

7) 標準曲線。根據上述得到的快速光度法測定鉛的最佳試劑用量，按照實驗方法進行光度分析，根據實驗數據繪制標準曲線，如圖1所示。

圖1 方法標準曲線

由圖1可知，吸光度與鉛的濃度線性相關，相關系數為0.999 4。

8) 方法檢出限。按照實驗方法，測定并計算方法檢出限，得出本實驗方法檢出限為0.02 μg/mL。

9) 回收率及精密度。為了驗證本實驗方法是否能滿足現場快測定需要，用回收率表示方法準確度，用相對標準偏差衡量方法重現性。結果表明，方法回收率在85%～102%，RSD為6.1%，是現場快速測定鉛的有效方法。

3 氫化物發生-原子熒光法及其實驗結果

3.1 實驗方法

取40 mL樣品于50 mL容量瓶中，分別加入1.0 mL鹽酸和草酸溶液，2.0 mL鐵氰化鉀溶液，用超純水定容，待測。氫化物發生-原子熒光法的最佳實驗條件如表2所示。

表2 氫化物發生-原子熒光法實驗條件

3.2 實驗結果

1) 標準曲線。在最優的儀器條件下測定8個濃度梯度的熒光強度，得到氫化物發生-原子熒光法測定水中的鉛的標準曲線，如圖2。

圖2 氫化物發生-原子熒光法測定水中的鉛的標準曲線

由圖2可知，鉛濃度在4 μg/mL～100 μg/mL時發射的熒光強度與濃度成線性關系，相關系數0.999 1。

2) 方法檢出限、回收率及精密度。通過實驗，得到本方法的檢出限為1.1 μg/L，回收率在91.8%～105.8%，RSD<5%，是現場快速測定鉛的有效方法。

4 快速光度測定法與原子熒光法測定鉛的比較

4.1 測定值的比較

分別以某工業區水樣及模擬水樣為測定對象，對比分光光度法和原子熒光法測定鉛的值，測定及分析結果如表3所示。結果顯示，兩種方法測定值F和t均符合標準，沒有顯著性差異。

表3 樣品中鉛的測定值比較

4.2 檢出限、精密度及回收率的比較

對比分光光度法和原子熒光法測定鉛的檢出限、精密度及回收率，結果如表4。結果顯示，原子熒光法檢出限更低，但是結合目前水質污染情況及國家規定標準而言，快速法光度法己完全滿足水質現場快速測定的需要。

表4 樣品中鉛的測定值比較

5 結論

本文主要針對原子吸收法和原子熒光法不能實現現場快速測定的缺點，介紹水中鉛的快速光度測定方法。結果顯示，快速光度測定方法測定水中Pd標準曲線的線性相關系數較好，檢出限為0.001 0 mg/L；RSD<6%，方法精密度良好；加標回收率在85%～102%，準確度佳。與原子熒光法相比，測定值沒有顯著性差異，檢出限滿足要求，而且攜帶方便，適用于環境監測領域的現場快速測定。