亚甲蓝分光光度法测定水质阴离子表面活性剂的优化研究

刀諝，滕恩江，张颖，高愈霄，薛荔栋，许秀艳

(中国环境监测总站，北京100012)

亚甲蓝分光光度法测定水质阴离子表面活性剂的优化研究

刀諝，滕恩江，张颖，高愈霄，薛荔栋，许秀艳

(中国环境监测总站，北京100012)

采用《水和废水监测分析方法》(第四版增补版)推荐的亚甲蓝分光光度法测定水中阴离子表面活性剂，优化了试验条件，标准样品测定的相对误差为0.5%，优于方法推荐的2.0%;标准溶液测定的相对标准偏差为2.1%～2.2%，优于方法推荐的2.3%;加标回收率在100%～101%。

阴离子表面活性剂;环境监测;亚甲蓝;分光光度法;优化

阴离子表面活性剂是一类重要的精细化工产品，具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗涤、匀染、润滑、渗透、抗静电、防腐和杀菌等功能［1］，广泛应用于日化、纺织、医药、采矿、采油和建筑等行业，也是日常生活中不可缺少的消费品。目前为止，阴离子表面活性剂是表面活性剂中用量最大、应用范围最广的产品，占表面活性剂总产量的40%以上［2］。研究表明，当水体中的阴离子表面活性剂浓度(以LAS计)＞5.0×10－4g/L时，它们就会在水体表面形成泡沫覆盖层，改变水质感官性状，阻碍大气中的氧进入水体，从而造成水域局部缺氧，导致水质恶化［3］;阴离子表面活性剂浓度(以LAS计)＞1.0×10－3g/L时，就会对水生生物过氧化酶的活性产生急剧影响，破坏细胞生理功能，严重时会导致大量水生生物死亡［4］。阴离子表面活性剂的测定有萃取光度法［5］(第三版)、电位滴定法、直接显色法［6～7］、共振光谱法［8］、荧光光谱法［9］、色谱法［10］、流动注射法［11］等，各方法的优缺点对比见表1。

表1 阴离子测定方法对比

监测分析实际工作中运用最为广泛的是亚甲蓝分光光度法，1987年该法被列入国标方法《水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法》(GB7494－1987)并沿用至今，学者们围绕该方法进行了大量的优化研究［12～15］，总的来说国标法仍然存在试剂用量大容易造成二次污染、萃取次数多从而使误差环节多、操作繁琐工作量大等问题［16］。《水和废水监测分析方法》［17］(第四版增补版)基于国标法的原理对测定方法进行了改进:将萃取次数减少为1次且无需反洗，三氯甲烷的用量从50ml减少为15ml，大大减少了二次污染及简化了操作程序。但增补版方法对于部分重要试验环节描述模糊或者未提及，导致实际运用中存在工作曲线不容易达到要求［18～19］等问题，而解决相关问题的研究目前少有报道。本研究围绕方法的关键控制环节，进行优化条件试验:①针对第四版增补版“剧烈振荡30s”开展振荡次数试验确定最优化振荡次数;②针对第四版增补版未就萃取后多久测定吸光度进行说明，开展萃取后有机相的稳定性研究，确定萃取后的有效测定时间;③第四版增补版仅提出脱脂棉需要进行三氯甲烷萃取的要求，但未就脱脂棉用量对测定结果影响这一重要因素进行说明，本研究对此进行验证;④针对溶剂对分析结果的影响对不同厂家批次的三氯甲烷进行条件试验。通过条件试验确定优化的操作条件，通过对实际水样的测定，验证该方法的质量保证与质量控制效果。

1 试验

1.1 主要仪器与试剂

UV2550型紫外可见分光光度计，日本岛津公司;250 ml分液漏斗。

10.0mg/L LAS标准使用液:准确量取10.0 ml浓度为100 mg/L的LAS标准储备液，定容至100ml，中国计量院;氢氧化钠、硫酸、三氯甲烷、一水合磷酸二氢钠、酚酞、乙醇，分析纯;亚甲蓝，指示剂级;脱脂棉，经三氯甲烷索式提取。

1.2 方法原理

阳离子染料亚甲蓝与阴离子表面活性剂(包括直链烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠和脂肪醇硫酸钠)作用，生成蓝色的离子对化合物，这类能与亚甲蓝作用的物质统称亚甲蓝活性物质(MBAS)。生成的显色物可被三氯甲烷萃取，其色度与浓度成正比，并可用分光光度计在波长652nm处测量三氯甲烷相的吸光度。

1.3 试验步骤

取一组分液250 ml漏斗，分别加入100、99、97、95、93、91、89、87、85、80ml水，然后分别移入0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、11.00、13.00、15.00、20.00ml直链烷基苯磺酸钠标准溶液，以酚酞为指示剂，逐滴加入4%氢氧化钠溶液至标准溶液呈紫红色，再滴加3%硫酸到紫红色刚好消失。加入15ml亚甲蓝溶液，摇匀后再加入15ml三氯甲烷，激烈振摇30s，注意放气。静置分层，将三氯甲烷相经脱脂棉吸水后放入比色皿中。在652nm处，以三氯甲烷为参比，测量吸光度。

2 结果与讨论

2.1 萃取次数

对同一标准样品，进行同一振荡强度下不同振荡次数的萃取，检验吸光度差异，并将测定值与标准样品浓度对比，确定较优化的萃取次数。标准样品浓度为0.45μg/ml，振荡次数分别为50次、100次、150次、200次、250次，振荡频率为2次/s，同一振荡次数下进行3次平行测定，其余操作步骤按照1.3进行，测定的吸光度值(A)与回收率结果见表2。

表2 振荡次数试验结果

由振荡次数的条件试验可知，随着振荡次数增加，吸光度增加，测定的浓度与标准溶液的浓度值越接近。但是，50～250次振荡范围内，测定值与标准溶液浓度的比值在90%～110%，均在质量保证与质量控制范围内。但不同振荡次数下，吸光度有差异，50次与250次下吸光度相对偏差为19%。因此，振荡次数在50～250次范围内均可，但必须保持批内振荡次数一致。

2.2 显色时间

对浓度为0.45μg/ml的标准溶液样品，操作步骤按照1.3进行，对萃取分离出的有机相，按照前40min内每隔5min测定1次，40min到70min内每隔10min测定1次，70min到130min每隔30min测定1次，之后2h最后测定1次。测定吸光度，并计算出100ml样品中所含LAS的质量数，见表3。

表3 萃取溶液吸光度衰减情况

由表3可知，随着时间的推移，有机相的吸光度逐渐降低(见图1)，但是总的来说，该有机相较稳定，萃取后4h内测定，回收率仍然可以达96%。但是由于长时间的放置，三氯甲烷容易挥发，将达不到比色皿要求的体积，因此，在萃取后0.5h内测定较好。

2.3 脱脂棉用量

将不同浓度梯度上的7个点萃取后的有机相，操作步骤按照1.3进行，分别经过0.05g、0.03g脱脂棉过滤后，测得的吸光度值见表4。

表4 脱脂棉用量影响结果

可见不同体积的脱脂棉过滤后吸光度产生了较大的差异，低浓度差异更大，相对偏差可到57%，其他浓度相对偏差为21%～25%。说明在测定过程中，同一批次测定需要保持一致的脱脂棉用量，而具体的用量则需要根据分液漏斗规格，适当选择，以有机相匀速滴落为佳。

2.4 不同厂家批次的三氯甲烷

选择市售两个不同品牌的三氯甲烷对工作曲线中相同点进行平行萃取，测定结果见表5。

表5 不同厂家三氯甲烷对比

由对比可见，北京光明综合化工厂生产的三氯甲烷与北京化工厂生产的三氯甲烷在工作曲线的测定中，相同浓度的点吸光度没有显著差异，相对偏差均＜1%。在实际分析工作中需要对新进批次的三氯甲烷进行检验，确认是否存在空白差异。

2.5 精密度与准确度

2.5.1 工作曲线精密度检验结果

对第四版增补版法进行工作曲线的精密度检验，对标曲中的10μg、30μg、50μg 3点分别进行10次测量。

对第i个浓度水平的样品进行n次平行测定，试验室内相对标准偏差按照公式(1)～(3)计算。

式中:xk为第i个浓度水平样品进行的第k次测试结果;为第i个浓度水平样品进行的第k次测试的平均值;Si为第i个浓度水平样品进行的第k次测试的标准偏差;RSDi为第i个浓度水平样品进行的第k次测试的相对标准偏差。

表6 工作曲线精密度验证

由表6可知，工作曲线中的3个点各自10次测定的精密度分别为2.2%、2.2%、2.1%，小于方法推荐的精密度2.3%的值。

2.5.2 实际样品准确度及精密度检验结果

采用国标方法与第四版增补版对同一标准进行测定，测定值与回收率结果见表7。

表7 两种方法测定同一标准样品的测定结果对比

由表7可见，对于同一样品的测定，第四版增补版和国标法的结果相对误差仅为0.5%，小于方法所列的＜2%的标准，因此优化试验条件后的方法准确度较好。对环科院池塘水样、立水桥公园湖水样、清河水样进行加标回收试验，结果见表8。

表8 实际样品加标回收率结果(mg/L)

环科院池塘水样及立水桥公园水样加标回收率均为100%，清河水样加标回收率为101%，均满足加标回收率在80%～120%的要求。环科院池塘水样及立水桥公园水样中阴离子表面活性剂均未检出，水质属于Ⅰ类水质(Ⅰ类水质为≤0.2 mg/L)，清河水样属于劣Ⅴ类水质。

对清河水样进行6次平行测定，检验实际样品测定的精密度。每次取水样100ml不经稀释，直接测定，精密度为2.1%(见表9)。

表9 样品测定的精密度(mg/L)

3 结论

(1)《水和废水监测分析方法》(第四版增补版)推荐的亚甲蓝法测定阴离子表面活性剂的优化的试验条件是:萃取次数保持批内一致，并保持100次振荡，振荡频率为2次/s;萃取后30min内，测定有机相的吸光度;脱脂棉需经过萃取净化，保证批内所用脱脂棉体积和松紧程度一致;对不同批次的三氯甲烷在使用前需要检验其对结果的影响偏差。

(2)控制好萃取、比色、脱脂棉用量等关键环节，方法的准确度和精密度均优于方法推荐值。工作曲线中的3个浓度点分别测定10次，所得精密度分别为2.2%、2.2%、2.1%，小于方法推荐的精密度2.3%;通过对同一标准样品进行国标法和优化后方法对比试验，测定结果相对误差仅为0.5%，优于方法推荐的2.0%;对实际样品的加标回收试验以及精密度试验，结果为加标回收率在100%～101%，精密度为2.1%。

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The Research of Optimization of Using Methylene－Blue Colorimetric Method to Determine Anionic Surfactants in Water

DAO Xu，TENG En－jiang，ZHANG Ying，GAO Yu－xiao，XIE Li－dong，XU Xiu－yang
(China National Environmental Monitoring Center，Benjing 100012 China)

The methylene－blue colorimetric method was adopted for determining the anionic surfactants in water，which has been recommended by the Water and Wastewater Monitoring Analysis Method(supplement of the 4th edition).After the optimization of the experimental conditions，the relative error was 0.5%，superior to the recommended value of 2.0%by the method.The relative standard deviation ranged from 2.1%to 2.2%，superior to the recommended value of 2.3%.The recovery rate was from 100%to 101%.

anionic surfactants;environmental monitoring;methylene－blue;colorimetric method;optimization

X83

A

1673－9655(2012)02－0100－05

2011－09－16

刀諝(1984－)，女，云南普洱人，硕士，主要从事环境监测技术及分析方法研究。