提高水質鉻（Ⅵ）檢測結果精密度和準確度的方法*

賴永忠 ，陸國永 ，占美君 ，紀楷濱 ，陳先毅

（1.汕頭大學 a.海洋生物研究所；b.廣東省海洋生物技術重點實驗室，廣東 汕頭 515063；2.汕頭市環境保護監測站，廣東 汕頭 515041）

在日常使用GB 7467-87 過程中，筆者發現方法存在諸多涉及方法精密度和準確度問題需進一步完善[1-4]。針對顯色劑和酸的加入順序問題，研究認為先加顯色劑有利于保證良好的方法準確度[3,5]和批次樣品間的精密度[3]；先加酸導致的準確度欠佳問題，畢彤等[5]認為實際樣品存在還原性干擾。而純水配制的標準點水樣也存在類似現象，推測為酸性環境下鉻（Ⅵ）與顯色劑或顯色產物間存在褪色反應[3]。因此，需要注意標準曲線的測定過程，特別是低濃度標準曲線濃度點，低濃度點吸光度偏低將導致標準曲線截距為明顯的負值，最終影響低濃度樣品的準確度。測定波長和參比波長處吸光度的同時測定，可從參比波長處吸光度的平行性及高低來評估、校正系統誤差和實際樣品基體對測定波長處吸光度的影響[4]，這是雙波長法的工作原理，已有很多文獻[1,3,4,6-8]證實雙波長法有利于改善六價鉻檢測方法的精密度和/或準確度。

然而，現有研究僅限于所用的單批次酸，結果并不能代表國產H3PO4的質量現狀，有必要對更多來源的H3PO4進行調查研究。本研究收集了廣東省粵東4 市（汕頭市、揭陽市、梅州市、潮州市）轄區內主要生態環境檢測機構（包括各級生態環境監測站和第三方檢測機構）所用H3PO4，涉及9 個國內磷酸生產商，共16 批次未開瓶的不同純度H3PO4，調查發現這些濃H3PO4用于環境水質中鉻（Ⅵ）檢測時，均存在先加酸再加顯色劑時準確度欠佳的問題，同時進一步驗證了優化后實驗步驟（先加顯色劑后加酸）和雙波長法的優點。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

UV-2450 型紫外/可見-分光光度計（日本島津公司）；ATX224 型電子天平（日本島津公司）；KLUP-III-20 型超純水機（成都唐氏康寧科技發展有限公司）。

100mg·L-1鉻（Ⅵ）單元素標準儲備溶液（中國計量科學研究院）；

5.00 和2.00mg·L-1鉻（Ⅵ）標準使用液 由鉻（Ⅵ）單元素標準儲備溶液逐級稀釋得到，調節pH值 8～9 后使用；

丙酮（AR 西隴科學股份有限公司）；H2SO4（GR西隴科學股份有限公司）；二苯碳酰二肼（AR 廣東光華科技股份有限公司）；高效液相色譜純（HPLC天津市科密歐化學試劑有限公司）。實驗用水均為超純水，調節 pH 值在 8～9 后使用。

顯色劑 稱取0.400g 二苯碳酰二肼，溶于預加有50mL 丙酮的棕色試劑瓶中，攪拌使完全溶解后，瓶內加入50mL 水，混勻后放冰箱保存；使用時，每50mL 樣品加入1.00mL 此顯色劑。

混合酸（1+1+2） 25% H2SO4∶25% H3PO4（v∶v），在2000mL 塑料瓶內加入1000mL 水，緩緩加入500mL H3PO4并混勻，在自來水水浴下緩緩加入500mL H2SO4并混勻，冷卻后備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗步驟 先加酸后加顯色劑。參照GB 7467-87，所有50mL 樣品先加1.00mL 混合酸，混勻后再加入1.00mL 顯色劑。此實驗步驟的缺點為，當樣品或試劑含還原性干擾物時，加酸后形成酸性環境，使得樣品中具有氧化性的待測物鉻（Ⅵ）被還原為鉻（Ⅲ），使得方法準確度不足。

先加顯色劑后加酸 GB 7467-87 中，當判定樣品存在還原性干擾時，先加高濃度顯色劑，反應15min 后再加入酸。本研究中，先加正常濃度的顯色劑，反應15min 后再加酸。已有研究表明，實驗室制備超純水[3]和實際水樣[5]，采用先加顯色劑后加酸的實驗步驟有利于保證良好的方法準確度結果。

1.2.2 定量方法 GB 7467-87 中，顯色后樣品只讀取測定波長540nm 處吸光度（A540），A540 代入擬合方程進行定量計算，本研究中稱之為單波長法。本研究中，顯色后樣品同時測定參比波長660nm 處吸光度（A660），采用 A540 與 A660 之差代入擬合方程進行定量計算的方法則稱為雙波長法[1]。

1.2.3 鉻（Ⅵ）標準曲線系列配制 鉻（Ⅵ）質量濃度設置為 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、100、200、300μg·L-1，加入1.00mL 顯色劑，反應15min；加入1.00mL 混合酸，反應10min 后轉移至30mm 玻璃比色皿，測定540 和660nm 處的吸光度。單、雙波長法標準曲線方程分別為 y=0.002420x+0.0015 和 y=0.002403x+0.0010，對應的線性關系分別為0.99996 和0.99997。

2 結果與討論

2.1 雙波長法對測定值的影響

使用各種H3PO4時，試劑空白中鉻（Ⅵ）的結果，單波長法測得先加酸和先加顯色劑的結果分別介于0.5～1.5μg·L-1和 0.3～1.0μg·L-1，而雙波長法結果分別介于0.3～0.6μg·L-1和0.3～0.7μg·L-1（表1），均小于標準方法 GB 7467-87 的檢出限 4μg·L-1，可見這些酸并不含明顯的鉻（Ⅵ）。

從表1 可知，雙波長法測得結果小于等于單波長法的數量占93.8%，可見大部分的雙波長法結果更切合顯色后樣品并無紫紅色特征物質產生的實驗現象，且75%測定值的精密度（RSD）優于單波長法。可見雙波長法有利于提高方法的準確度和精密度，結論與文獻[1,3,4,6-8]類似。

表1 試劑空白結果（n=4）Tab.1 Results of blank samples

注:不同來源濃H3PO4 加入量為0.250mL，同步加入0.250mL 濃H2SO4；所有標準點樣品中鉻（Ⅵ）配制質量濃度為20.0μg·L-1；“單波長法”表示參照GB 7466-1987 的定量方法，540nm 波長處吸光度不經任何校正，直接用于定量分析；“雙波長法”表示參考文獻[1]的定量方法，540nm 波長處吸光度經660nm 處吸光度校正后，再用于定量分析。以下同。

2.2 酸、顯色劑添加次序對準確度的影響

在本研究中，當采用各種來源的H3PO4時，先加酸后加顯色劑的超純水加標樣品回收率介于70.5%～92.5%（包括單波長法和雙波長法結果），其中只約31%的回收率大于等于85.0%，說明先加酸導致準確度不良的現象在不同來源的H3PO4中較普遍，文獻[3]推測酸性條件下的六價鉻，可與呈還原性的顯色劑或顯色反應產物發生反應，使得回收率偏低；實際樣品中則存在錯綜復雜的有機物，其還原性導致六價鉻被還原[5]。可見，先加酸后形成強酸性環境，使得樣品中所含六價鉻呈現出氧化性，丙酮、顯色劑和顯色體系（超純水、比色管、H2SO4、H3PO4）中可能含有的還原性物質等，均可還原樣品中六價鉻，最終導致回收率偏低，而實際工作中不可避免存在這些還原性物質，因此，需要探討應對措施。

標準方法中實驗步驟（先加酸后加顯色劑）導致方法準確度不足，可通過先加顯色劑后加酸的實驗步驟解決，優化后的實驗步驟可獲得良好的方法準確度（回收率介于94.0%～104.5%，表1），針對純水基體的類似報道有文獻[3]。

3 結論

本研究對提高水質六價鉻檢測方法準確度和精密度的2 種方法進行研究，與標準方法中的操作進行了比較分析，同時用粵東區域生態環境檢測機構所用的16 批次國產H3PO4進行了驗證。用多批次的H3PO4證明，優化后的實驗步驟（先加顯色劑后加酸）和雙波長法可有效提高方法的精密度和準確度，方法值得推廣使用。