喀什地區(qū)地表水體總磷測定質(zhì)量影響因素及優(yōu)化檢測分析

帕提古力·阿不都米吉提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

磷幾乎在地表水中以不同形式的磷酸鹽存在，是地表水質(zhì)影響的重要指標(biāo)之一[1]。地表水體中過剩的磷元素將使得水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化，使得河流水體過渡繁殖藻類，對水質(zhì)產(chǎn)生較大程度的影響[2]。因此地表水質(zhì)重要的監(jiān)測指標(biāo)即為總磷，常被用于分析地表水富營養(yǎng)化發(fā)生的程度[3]。喀什地區(qū)目前對于總磷的檢測主要采用流動注射[4]和消解-分光光度[5]兩種標(biāo)準(zhǔn)方法.。兩種方法的測定原理均通過消解各類磷元素使其轉(zhuǎn)化成正磷酸鹽，滴入鉬酸使得正磷酸鹽產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成磷鉬酸雜多酸，并通過酸性介質(zhì)將磷鉬酸雜多酸轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定性較高的藍色絡(luò)合物，其含量主要通過朗伯比爾定律進行測定[5]。地表水總磷的檢測由于受到外界干擾影響程度較大，因此其相比于地表水質(zhì)其他指標(biāo)測定的難度及偏差均較大[6]。水樣采集和保存方式、樣品預(yù)處理方式、消解試劑以及試驗器材的選擇、消解過程以及水體渾濁度均會對總磷檢測產(chǎn)生不同程度的影響[7-10]。為提高喀什地區(qū)地表水體總磷檢測的準(zhǔn)確度，本文從實際檢測工作經(jīng)驗出發(fā)，對當(dāng)期喀什地區(qū)采用的常規(guī)總磷檢測方法進行優(yōu)化，并提出影響因素的質(zhì)量控制措施，從而指導(dǎo)喀什地區(qū)地表水中總磷檢測的實際工作。

1 影響因素探討

通過對日常總磷檢測的工作發(fā)現(xiàn)，在進行總磷檢測時水樣采集和保存方式、品預(yù)處理方式、消解試劑以及試驗器材的選擇、消解過程以及水體渾濁度均會對總磷檢測產(chǎn)生不同程度的影響，本文對這幾類影響因素進行探討，并提出控制措施，各類影響總結(jié)為以下5項：

水樣采集和保存方式影響：地表水中的磷類物質(zhì)較易被膠體或者砂石吸附在其表面，

檢測影響度較高，因此對水樣采集及后續(xù)測定均有明顯影響，在實際總磷檢測過程中，水樣的采集和保存由于操作差異度對總磷檢測結(jié)果影響程度較大，這也是總磷檢測準(zhǔn)確度相比于其他指標(biāo)較低的原因所在，因此在水樣采集和保存的過程中需要嚴(yán)格和統(tǒng)一各個環(huán)節(jié)，制定標(biāo)準(zhǔn)的水樣采集和保存工作流程，從而降低操作方式的差異帶來的總磷檢測誤差。

水樣消解處理方式影響：總磷檢測水樣消解常用的處理方式為高壓消解、電熱以及煮沸消解等，總體可歸類為高壓和在線消解兩種方式，但高壓消解方式存在一定的危險度，而在線消解一般需要較為昂貴的價格，當(dāng)前急需對總磷檢測水樣消解方式進行優(yōu)化，通過節(jié)約水樣消解的時間和消耗的試劑，確保總磷檢測的安全。

因此磷類物質(zhì)在地表水中一直處于吸附～解析的狀態(tài)，分光光度方法對地表水膠體或者

地表水渾濁度以及色度的影響：總磷檢測的分光光度方法決定了水體渾濁度以及色度對其檢測準(zhǔn)確度有所干擾，由于大量泥沙在伴隨著水體進行流動和沉淀，因此要保證地表水體總磷檢測的質(zhì)量需要對水體中的色度以及渾濁度進行去除。通過長期的工作實際經(jīng)驗，在水體中色度和渾濁度較為便捷的方式為濾膜法以及離心法，這種方法可在大部分情況下對水體中的色度和濁度進行有效去除，可保證檢測質(zhì)量病提高檢測的時效性。

顯色示條件的影響：對地表水總磷檢測的關(guān)鍵步驟之一是還原顯色過程，酸度以及溫度是顯色還原較為敏感的兩個因子，因此在具體檢測過程中需要選擇穩(wěn)定且較快速的反應(yīng)條件，才能保證水樣總磷檢測的質(zhì)量。

其他因素影響：檢測中選用的玻璃器皿以及比色皿由于較強吸附力磷鉬藍絡(luò)合物影響，使得總磷檢測的影響容易受到干擾，此外由于檢測采用的玻璃器皿顯色時由于含有少量的硼硅酸鹽，是得其會產(chǎn)生硅鉬藍，容易使得磷檢測出現(xiàn)偏差，因此在進行地表水總磷檢測前需要對關(guān)鍵耗材以及操作步驟進行嚴(yán)格管理，確保檢測質(zhì)量準(zhǔn)確度。

2 檢測方法優(yōu)化分析

在實際地表水總磷檢測過程中，檢測步驟一致性、差異控制性以及可比性時確保總磷檢測結(jié)果準(zhǔn)確度的重要保證，通過多年總磷檢測試驗，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)總磷檢測方法的基礎(chǔ)上，對其檢測方法進行優(yōu)化，并對優(yōu)化檢測方法進行驗證。

2.1 試驗儀器和主要試劑

采用紫外分光光度方法對地表水總磷進行標(biāo)準(zhǔn)檢測，總磷檢測所需儀器和主要試劑的配比情況見表1。

表1 紫外分光光度方法下總磷檢測需要的試驗儀器和主要試劑列表

2.2 優(yōu)化檢測方法

通過對地表水總磷工作實際經(jīng)驗，對總磷檢測的方法進行優(yōu)化，并對水樣采集到檢測的步驟進行嚴(yán)格控制，優(yōu)化檢測主要分為以下兩個步驟：

水樣采用有機玻璃器皿進行采集后在塑料大桶中進行30分鐘的自然沉降后，對上層液體采用虹吸方法進行抽取，采用硫酸溶液調(diào)節(jié)抽取水樣的pH值低于或等于2.0，在10℃恒溫桶對水樣進行保存并運回到檢測室進行總磷測定。若水樣進行沉降后依然有所渾濁，則將水樣放入到5 000r/min的玻璃離心管中進行15分鐘離心預(yù)處理，取出后進行冷卻放置。

在不調(diào)整PH值得基礎(chǔ)上加入過硫酸鉀溶液對水樣進行混勻消解，采用160℃的微波方法或者高壓方法對水樣進行消解后加入顯色劑進行15分鐘的培養(yǎng)，在10分鐘內(nèi)采用紫外分光光度方法對地表水總氮進行檢測。

優(yōu)化方法相比于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法對時間和溫度進行了逐步和嚴(yán)格控制，并結(jié)合離心和微波方法對水樣進行消解有效去除了干擾因素，提高了地表水體中總磷檢測的時效性和準(zhǔn)確度。

2.3 優(yōu)化驗證分析

分別采用本文提出的優(yōu)化檢測方法和常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法對喀什地區(qū)地表水樣中總磷進行檢測，具體總磷檢測結(jié)果如表2所示。為對優(yōu)化檢測方法的檢出限進行分析，采用優(yōu)化檢測方法對較低濃度水樣進行6次重復(fù)檢測，對各重復(fù)檢測的精密度進行了測定，結(jié)果見表3。

表2 優(yōu)化檢測和常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)檢測的測定結(jié)果對比

表3 總磷優(yōu)化檢測的精密度分析結(jié)果

按照國家水質(zhì)檢測的標(biāo)準(zhǔn)要求，采用紫外分光光度方法進行地表水總磷檢測的標(biāo)準(zhǔn)偏差總體控制在1.6%～3.7%之間，從表2中不同方法水樣檢測數(shù)據(jù)可看出，對于自然條件下的水樣而言，優(yōu)化檢測方法和常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法均可滿足國家水質(zhì)檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD的要求。隨著水樣干擾因素復(fù)雜程度的增加，常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差將有所增加，而本文提出的優(yōu)化檢測分析方法可以滿足總磷檢測的精密度要求。為對優(yōu)化檢測方法的檢出限制進行確認，本文選用濃度較低為0.01 mg/L的水樣進行了6次重復(fù)測定試驗，試驗結(jié)果如表3所示，按照總磷檢測的標(biāo)準(zhǔn)曲線要求，優(yōu)化檢測分析的總磷檢出限可達到0.008 mg/L，可實現(xiàn)低濃度水樣總磷的檢測。此外本文還對平行樣本進行了質(zhì)控分析，通過5組平行樣本的總磷檢測濃度在0.175～0.192 mg/L之間，均到達國家標(biāo)準(zhǔn)要求的最大允許范圍內(nèi)，優(yōu)化檢測方法的準(zhǔn)確度和精密度可滿足檢測實際要求。通過對優(yōu)化檢測方法進行了隨機樣本的T檢驗，檢驗結(jié)果表明優(yōu)化檢測方法和常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法在檢測效果上有所差異，這主要是因為優(yōu)化檢測方法相比于常規(guī)檢測方法，通過微波和離心消解方法顯著消除了水體中總磷測定的相關(guān)干擾因素，提高了其檢測總磷檢測的質(zhì)量。

3 結(jié)語

(1)在總磷實際檢測過程中，高壓消解方式存在一定的危險度，而水樣在線消解一般需要較為昂貴的價格，而微波和離心水樣消解方法操作相對較為便捷，且能保證操作人員的安全，通過驗證表明這兩種水樣消解方式可有效減低水體中總磷檢測的渾濁度和色度干擾因素，優(yōu)化地表水總磷檢測的質(zhì)量。

(2)在地表水總磷測定水樣采集時，建議采用硫酸溶對抽取水樣的PH值進行調(diào)整至2.0以下，并在10℃恒溫桶對水樣進行保存，運回到試驗室后立即開展總磷測定實驗；

(3)若采集水樣進行沉降預(yù)處理后后依然有所渾濁，建議將水樣放入到5 000 r/min的玻璃離心管中進行15分鐘離心預(yù)處理，取出后進行冷卻放置，可滿足檢測要求。