亞甲藍分光光度法測定水中硫化物的方法驗證研究

李志林，林 奕**，劉淑娟，楊春濤，周書祥，李國文，魯瑞梅

(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)

水體中的硫化物既有溶解性無機硫化物，又有酸溶性金屬硫化物，包括溶解性的H2S、HS-、S2-，以及存在于懸浮物中的可溶性硫化物和酸可溶性金屬硫化物[1]。硫化氫氣體極易從水體中逸散進入大氣，導致企業時有發生高濃度硫化氫氣體致人死亡事件。硫化物作為水質監測的一項重要指標，常用的監測方法包括亞甲藍分光光度法、流動注射分析法、氣相分子吸收光譜法等[2-4]。亞甲藍分光光度法是一種傳統經典的硫化物分析方法。新版《水質 硫化物的測定 亞甲藍分光光度法》(HJ 1226-2021)[5]于2022年3月1日正式實施。根據《RB/T 214-2017 檢驗檢測機構資質認定能力評價 檢驗檢測機構通用要求》[6]及《檢驗檢測機構資質認定 生態環境監測機構評審補充要求》等的要求，我單位相關人員對新方法開展了方法驗證，以便順利開展日常生態環境水質監測分析工作。

1 方法原理

樣品中的硫化物經酸化、加熱氮吹(或蒸餾)后，產生的硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收，生成的硫離子在硫酸鐵銨酸性溶液中與N,N-二甲基對苯二胺反應，生成亞甲基藍，于 665 nm 波長處測定其吸光度，硫化物含量與吸光度值成正比[5]。

2 實驗部分

2.1 相關試劑

除氧去離子水：通過離子交換柱制得去離子水，以200～300 mL/min 的速度通氮氣約 20 min，使水中氮氣飽和，以除去水中的溶解氧。制備的除氧去離子水應立即密封，并存放于玻璃瓶內(臨用現制)。

鹽酸溶液：量取 250 mL 鹽酸，緩慢注入 250 mL 水中，冷卻。

氫氧化鈉溶液(10 g/L)：稱取 10.0 g 氫氧化鈉，溶于 1000 mL 水中，搖勻。

抗氧化劑溶液：稱取 4.0 g 抗壞血酸、0.2 g 乙二胺四乙酸二鈉、0.6 g 氫氧化鈉，溶于 100 mL 水中，搖勻并貯存于棕色試劑瓶中(臨用現制)。

N,N-二甲基對苯二胺溶液(2 g/L)：稱取 2.0 g N,N-二甲基對苯二胺鹽酸鹽，溶于 700 mL 水中，緩慢加入 200 mL 硫酸，冷卻后用水稀釋至 1000 mL，搖勻。此溶液室溫下貯存于密閉的棕色瓶內，可穩定 3 個月。

硫酸鐵銨溶液(100 g/L)：稱取 25.0 g 硫酸鐵銨，溶于 100 mL 水中，緩慢加入 5.0 mL 硫酸，冷卻后用水稀釋至 250 mL，搖勻。溶液如出現不溶物，應過濾后使用。

硫化物標準溶液(100 mg/L)：購置于生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所。

硫化物有證標準物質(編號205545：3.38±0.25 mg/L)：購置于生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所。

2.2 儀器和設備

樣品瓶：200 mL，棕色具塞磨口玻璃瓶。

分光光度計(V-1800)：具 10 mm 光程和 30 mm 光程比色皿，上海美普達儀器有限公司。

水質硫化物酸化吹氣儀(TTL-HS)：北京同泰聯科技發展有限公司。

智能一體化蒸餾儀(STEHDB-106-3)：濟南盛泰電子科技有限公司。

吸收管：100 mL 具塞比色管。

2.3 標準曲線的繪制

取6支吸收管，各加入 20 mL 氫氧化鈉吸收液，分別量取0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、7.00 mL 硫化物標準使用溶液(10 mg/L)移入吸收管，加除氧去離子水至 60 mL，沿吸收管壁緩慢加入 10 mL N，N-二甲基對苯二胺溶液，立即蓋塞并緩慢倒轉一次。拔塞，沿吸收管壁緩慢加入 1 mL 硫酸鐵銨溶液，立即蓋塞并充分搖勻。放置 10 min 后，用除氧去離子水定容至標線，搖勻。使用 10 mm 光程比色皿，以除氧去離子水作參比，在波長 665 nm 處測量吸光度。以硫化物的質量(μg)為橫坐標，以扣除零濃度點后的吸光度值為縱坐標，建立高濃度標準曲線。 測定結果見表1。

表1 高濃度標準系列及線性參數

分別量取0.00、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 mL 的硫化物標準使用液(10 mg/L)，按上述步驟，使用 30 mm 光程比色皿比色，建立低濃度標準曲線。測定結果見表2。

表2 低濃度標準系列及線性參數

2.4 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)[7]采用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿分別進行7次空白樣品的測定，方法檢出限按公式(1)進行計算：

MDL=t(n-1, 0.99)×S

(1)

式中：MDL為方法檢出限；n為樣品的平行測定次數；t(n-1, 0.99)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3、表4。

表3 方法檢出限、測定下限數據表(10 mm)

表4 方法檢出限、測定下限數據表(30 mm)

2.5 精密度實驗

本次精密度實驗分別用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿測定6次有證標準物質濃度，測定結果見表5、表6。

表5 精密度測試數據表(10 mm)

表6 精密度測試數據表

2.6 準確度實驗

本次準確度實驗分別采用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿測定有證標準物質質量濃度和實際水樣加標的方式，測定結果見表7～表10。

表7 有證標準物質測試數據表(10 mm)

表8 有證標準物質測試數據表(30 mm)

表9 實際樣品加標測試數據表(10 mm“酸化-吹氣-吸收”法)

表10 實際樣品加標測試數據表(30 mm“酸化-蒸餾-吸收”法)

3 結果評價

3.1 空白實驗評價

本次方法驗證分別使用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿測定了空白樣品，測定結果分別為:-0.0006 mg/L 和 0.0020 mg/L，均低于方法檢出限 0.01 mg/L 和 0.003 mg/L，滿足所驗證方法《水質 硫化物的測定 亞甲基藍分光光度法》(HJ1226-2021)中空白樣品測定結果低于檢出限的要求。

3.2 標準曲線評價

本次方法驗證分別使用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿繪制標準曲線，相關系數分別為0.9995和0.9997，均滿足所驗證方法要求的相關系數≥0.999。

3.3 檢出限及測定下限評價

本次使用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿實驗計算出方法檢出限均為 0.001 mg/L，測定下限均為 0.004 mg/L，檢出限均低于所驗證方法給出的 0.01 mg/L 和 0.003 mg/L，測定下限均低于所驗證方法給出的 0.04 mg/L 和 0.012 mg/L。

3.4 精密度評價

本次實驗分別用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿測試6次有證標準樣品，其相對標準偏差分別為1.49%和0.92%，滿足標準方法質量保證和質量控制中相對偏差應在30%以內的要求。

3.5 準確度評價

本次實驗分別用 10 mm 和 30 mm 光程比色皿測試有證標準樣品，測定值均在給定的范圍內；同時 10 mm 光程比色皿測試地表水加標樣品和 30 mm 光程比色皿測試地下水加標樣品，回收率分別為90.2%～94.3%、72.7%～79.0%，滿足標準方法質量保證和質量控制中加標回收率應在60%～120%之間的要求。

4 結論

本單位對標準方法《水質 硫化物的測定 亞甲基藍分光光度法》(HJ1226-2021)進行方法驗證，各項測試指標(空白、標準曲線、檢出限、精密度、準確度)均滿足方法要求，從人、機、料、法、環等方面綜合評價，本站具備使用新方法分析檢測硫化物的能力，同時為相關單位進行新方法驗證提供一定參考。