連續流動分析法測定水中總氰化物的方法驗證

葉正中，李志林**，楊春濤，周書祥，劉淑娟

(1.云南省生態環境廳駐玉溪市生態環境監測站，云南 玉溪 653100；2.玉溪師范學院，云南 玉溪 653100)

氰化物在水中的存在形式多樣，包括有機氰化物和無機氰化物[1]。無機氰化物包括簡單氰化物和金屬絡合氰化物。對于總氰化物而言，包括有機氰化物、游離氰根離子、絡合物和簡單金屬氰化物，但不包括鈷氰絡合物和硫氰化物[2]。氰化物是一種劇毒物質，主要來自電鍍、冶煉、選礦、有機化工等工廠排放的廢水[3-4]。其對人體的毒害主要是與高鐵細胞色素氧化酶結合，生成氰化高鐵細胞色素氧化酶而失去傳遞氧的作用，引起組織缺氧窒息[5]。氰化物作為水環境監測分析中的一項常規指標，普遍采用的分析方法是容量法和分光光度法[6]，但操作繁瑣且對分析人員傷害較大。而連續流動分析法具有分析效率高、適合大批量樣品分析、毒性小等優點，能夠有效解決傳統手工法存在的問題。目前，國家生態環境部尚未發布關于總氰化物連續流動分析法的標準方法。本文根據《RB/T214-2017 檢驗檢測機構資質認定能力評價 檢驗檢測機構通用要求》[7]規定，結合單位實際工作和同系統其他單位情況，對國際標準方法《Water quality-Determination of totalcyanide and free cyanide using flow analysis(FIA and CFA)-Part2：Method using continuous flow analysis(CFA)》(ISO 14403-2：2012(E))[8]進行方法驗證，以便順利開展大批量樣品分析檢測工作。

1 原理

1.1 方法原理

在酸性條件下，氫氰酸 125 ℃ 時在線蒸餾，蒸餾后的氰化物和氯胺 T反應生成氯化氰，然后與異煙酸及1，3-二甲基巴比妥酸反應生成紅色絡合物，在波長 600 nm 處檢測[8]。

1.2 儀器原理

德國Seal公司生產的AA3連續流動分析儀采用并流技術，通過蠕動泵擠壓彈性聚乙烯泵管，將一定比例的試樣、試劑和空氣吸入到密閉的管路反應系統中。間隔空氣將試樣-試劑混合液分割成若干相同的片段，試樣和試劑在管路流動的過程中實現均勻混合并發生化學反應，生成某種檢測的物質，流入檢測模塊進行比色檢測，儀器記錄每一時段不同的信號變化，由軟件自動計算濃度值[2]。

2 實驗部分

2.1 相關試劑

1) 純水：等級一級，參照ISO 3696規定。

2) 氫氧化鈉溶液(1 mol/L)：將 40 g 氫氧化鈉溶于 800 mL 蒸餾水，稀釋至 1000 mL，溶液混均。

3) 氫氧化鈉溶液(2.5 mol/L)：100 g 氫氧化鈉溶于 800 mL 蒸餾水，稀釋至 1000 mL，溶液混均。

4) 蒸餾試劑(pH=3.8)：將 100 g 檸檬酸溶于 700 mL 蒸餾水，加 240 mL 氫氧化鈉溶液(2.5 mol/L)，用 1 mol/L 的鹽酸或 1 mol/L 的氫氧化鈉調pH=3.8，稀釋至 1000 mL，溶液混均。

5) 鹽酸(1.0 mol/L)：將 85 mL 鹽酸溶于 700 mL 蒸餾水，冷卻，稀釋至 1000 mL，溶液混均。

6) 鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液(pH=5.2)：2.3 g 氫氧化鈉和 20.5 g 鄰苯二甲酸氫鉀溶于 800 mL 蒸餾水，用 1 mol/L 的鹽酸或 1 mol/L 的氫氧化鈉調pH=5.2,稀釋至 1000 mL。 加 1.0 mL 30%的Brij-35溶液混均，5℃穩定三個月。

7) 氯胺T溶液：將 2 g 氯胺T溶于 400 mL 蒸餾水，稀釋至 1000 mL。溶液混均，穩定一周。

8) 顯色劑(pH=5.2)：將 7 g 氫氧化鈉溶于 500 mL 水，加入 16.8 g 1，3-二甲基巴比妥酸和 13.6 g 異煙酸，稀釋至 950 mL，用 1 mol/L 的鹽酸或 1 mol/L 的氫氧化鈉調至pH=5.2，稀釋至 1000 mL，加 1.0 mL 30%的Brij-35溶液，混均，在 30 ℃ 下劇烈地攪拌(如使用磁力攪拌器)1 h 然后過濾，5℃下穩定三個月。

9) 水中氰標準溶液(5.0×104μg/L)：購置于中國計量科學研究院。

2.2 標準曲線繪制

準確吸取 10 mL 水中氰標準溶液(5.0×104μg/L)至 100 mL 容量瓶中，0.1%的氫氧化鈉溶液純水定容，此為5.0×103μg/L 的標準溶液；準確吸取 20 mL 質量濃度為5.0×103μg/L 的標準溶液至 100 mL 容量瓶中，純水定容，此為1.0×103μg/L 的標準溶液；分別吸取質量濃度為1.0×103μg/L 的標準溶液 10.0 mL、8.0 mL、5.0 mL、3.0 mL、1.0 mL、0.0 mL 至 100 mL 容量瓶中，0.01 mol/L 的氫氧化鈉溶液定容，此即為 100 μg/L、80 μg/L、50 μg/L、30 μg/L、10 μg/L、0 μg/L 的標準曲線系列，按照儀器操作步驟對標準曲線進行測定，測定結果見表1。

表1 標準系列及線性方程

2.3 方法檢出限

本次方法檢出限MDL的確定依據《環境監測分析方法標準制訂技術導則》(HJ168-2020)[9]進行7次空白樣品的測定。由于空白樣品中未檢測出氰化物，故配制 1.0 μg/L 的標準樣品進行7次平行測定，方法檢出限按以下公式進行計算：

MDL=t(n-1,0.99)×S

式中：MDL為方法檢出限；n為樣品的平行測定次數；t為自由度為n-1，置信度為99%時的t分布值(單側)，本次取3.143；S為n次平行測定的標準偏差。

根據所驗證的標準方法規定，測定下限為4倍的方法檢出限。測定及計算結果見表2。

表2 方法檢出限、測定下限測試數據表

2.4 準確度實驗

本次準確度實驗采用測定有證標準物質(生產廠家：生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所，編號：202268)濃度和實際水樣加標的方式，測定結果見表3、表4。

表3 有證標準物質測試數據表

表4 實際樣品加標測試數據表

2.5 精密度實驗

本次精密度實驗測定6次標準曲線中間點(質量濃度為 50.0 μg/L)附近濃度，標準曲線中間點附近質量濃度選取 40.0 μg/L，測定結果見表5。

表5 精密度測試數據表

3 結果評價

3.1 標準曲線評價

本次實驗繪制的標準曲線相關系數r=1.0000，滿足所驗證方法《Water quality-Determination of totalcyanide and free cyanide using flow analysis(FIA and CFA)-Part2：Method using continuous flow analysis(CFA)》(ISO 14403-2：2012(E))r≥0.999的要求。

3.2 檢出限及測定下限評價

本次實驗計算出方法檢出限為 0.20 μg/L，測定下限為 0.80 μg/L，檢出限低于所驗證方法氰化物最低檢測濃度 2.0 μg/L 的1/4倍濃度值，即 0.50 μg/L。

3.3 準確度評價

根據測定結果可知，編號為202268的有證標準物質測定值在給定的范圍內。同時實際地表水、地下水、飲用水、生活污水加標回收率分別為97.0%、96.0%、90.0%、91.5%，測定結果滿足所驗證方法要求的加標回收率≥90.0%。

3.4 精密度評價

根據測定結果可知，質量濃度為 40.0 μg/L 的標準溶液標準偏差為 0.32 μg/L，低于所驗證方法中實驗室間測定的標準偏差0.50～1.05 μg/L。相對標準偏差測定結果為0.79%，低于所驗證方法中實驗室間測定的相對標準偏差1.2%～2.0%范圍。

4 結論

本單位使用連續流動分析儀對國際標準方法《Water quality-Determination of totalcyanide and free cyanide using flow analysis(FIA and CFA)-Part2：Method using continuous flow analysis(CFA)》(ISO 14403-2：2012(E))進行方法驗證，各項測試指標：標準曲線、檢出限、準確度、精密度等均滿足方法要求，從人、機、料、法、環等方面綜合評價，本站具備使用連續流動分析儀分析檢測總氰化物的能力。