悬浮物测定的质量控制方法

孙娟，严瑾，朱蕾，张燕

(南京市环境监测中心站，南京 210013)

水中悬浮物(Suspended solids)含量是衡量水环境污染程度的指标之一，该类物质悬浮在水流之中，造成水体浑浊现象。水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化，水样悬浮物的环境监测研究工作具有重要的现实意义［1］。

现行国标GB11901–1989 《水质 悬浮物的测定 重量法》规定截留在0.45 μm孔径滤膜上并于103～105℃恒重的固体物质即为水质中的悬浮物［2］。国标法中重点关注重量法分析的恒重控制，缺少分析方法空白、检出限与检测下限、精密度和准确度等质量控制和质量保证相关内容的研究。环境水样分析过程中，迫切需要研究悬浮物分析的质控方法，推进悬浮物标准品的研发，完善现有的分析质控评价体系。

资料显示［3］，高岭土属于非金属矿产，是一种含水的铝硅酸盐，具有易分散悬浮于水中的特点。日本、美国均选择高岭土制得悬浮物作为水质浊度分析的标准物质［4–5］。高岭土具有较强的稳定性，满足悬浮物的标准物质制备条件。现依据国标法原理，选择各类实际水样、高岭土研制的标准品及不同浓度加标样品为研究对象，进行方法空白、检出限与测定下限、精密度和准确度试验，细化水样预处理条件、优化分析质量控制(AQC)方案，建立水环境悬浮物分析全过程的质量控制方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电子天平：XS205DU型，瑞士梅特勒–托利多公司；

三联抽滤装置：stedim biotech型，德国赛多利斯公司；

真空排水泵：Sartorius Stedim PL8012型，德国赛多利斯公司；

恒温干燥箱：DHG–9245A型，上海一恒公司；

超纯水机：Milli-Q Reference型，美国密理博公司；

超声波清洗器：Elma S300H型，德国艾尔玛公司；

高岭土一级标准物质（GBW03121）：国家建筑材料工业局地质研究所；

滤膜：HAWP04700型(孔径0.45μm，直径47 mm)，美国密理博公司；

实验用水为超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm，25℃)。

1.2 样品预处理

1.2.1 水样类型的判定

水环境样品包括地表水、地下水、生活污水、工业废水等。依据水样的任务来源与性状可以初步判定样品所属类型。

1.2.2 水样酸碱度的确定

非中性条件下的水样悬浮物含量不稳定，水样保存时间较短，应尽量在24 h内分析。用广泛pH试纸测试样品的酸碱度，强酸、强碱性样品调至中性后测定，以防滤膜在实验过程中破碎而影响测定。

1.2.3 取样体积的选择

以抽滤装置满功率、完全抽滤样品时间不超过5 min为原则，通常选择取样体积为100 mL，最小取样体积为50 mL，低浓度样品分析可以量取200 mL体积水样进行分析［6］。

1.2.4 背景载体的恒重

选用装载滤膜的称量瓶作为实验的背景载体，将滤膜置于干净的称量瓶中，于103～105℃下干燥1 h，冷却0.5 h后称量恒重(两次称重差不大于0.4 mg)［7］。

1.3 样品测定

样品测定包括水样的过滤、富集载体的恒重。通常准确量取100 mL水样经抽滤后，按照1.2.4同样步骤进行富集载体的恒重。重量差减法计算水样中悬浮物的含量［8］。

1.4 过滤器的清洗

由于抽滤设备的重要组成部分过滤砂芯在过滤样品时存在不同程度(微量级)的过滤残留，分析结束后，将过滤容器与滤芯放置在超声波清洗器中，纯水中频清洗30 min后于干净纱布上晾干。如果过滤含有机物多的样品，可以用约50 mL乙醇分3次滤洗砂芯和过滤器。

1.5 恒温干燥箱与电子天平的检定维护

依据国家计量检定规程，申请有资质的单位定期(一次／年)进行计量检定并出据恒温干燥箱温控波动与受热均匀度结果［9］、电子天平示值误差与重复性结果［10］。半年进行一次设备期间核查，每个月进行一次设备清洁维护与校准并做好仪器设备的使用、维护记录。

2 结果与讨论

2.1 空白试验

准确量取100 mL纯水，按照1.3的步骤进行分析，要求每10个样品至少分析一个全程序空白。同时分析3组空白样品，统计其平均值为2.2 mg／L，平均标准偏差为0.7 mg／L，结果见表1。

表1 空白样品试验结果

经统计，3组空白测得均值x=2.2 mg／L，平均标准偏差sb=0.7 mg／L，则：

上控制线UCL=x+3sb=4.3 mg／L；

上警告线UWL=x+2sb=3.6 mg／L；

上辅助线UAL=x+sb=2.9 mg／L；

中心线CL=x=2.2 mg／L；

下辅助线LAL=x–sb=1.5 mg／L；

下警告线LWL=x–2sb=0.8 mg／L；

下控制线LCL=x–3sb=0.1 mg／L。

如图1所示，空白试验结果在上下警告线限值内波动，满足空白质控要求。

图1 空白30次测定的质控图

2.2 检出限与检测下限

依据HJ 168–2010 《环境监测分析方法标准制修订技术导则》附录A.1内容［11］，选择不溶于水的高岭土配制加标样品。准确称取0.020 0 g高岭土(经105℃，1 h干燥)纯水定容于1 000 mL的容量瓶中，平行测定3组，结果见表2。

表2 方法检出限试验结果

按照检出限计算公式MDL=t(0.99，n-1)×s，查表得n=8时，t(0.99，n-1)=2.998，计算得检出限为5 mg／L(以整数计)，检测下限为20 mg／L(4倍的检出限)。

2.3 准确度与精密度

2.3.1 实际水样测定

选取3个浓度水平的地表水、废水，按照1.2和1.3的分析方法测定水样中悬浮物的含量，结果见表3。由表3可知，样品6次平行测定的相对标准偏差为4.0%～8.0%，说明方法的精密度较高。

表3 实际样品的精密度试验

2.3.2 高岭土标准水样测定

选择净化后的高岭土作为标准物质进行定量，分别称取高岭土［12］(经105℃，1 h干燥)0.025 0，0.050 0，0.100 0 g，以纯水定容于500 mL容量瓶中，配制得到理论值依次为50，100，200 mg／L的悬浮物标准样品SA，SB，SC。按照1.2、1.3的方法测定悬浮物含量，进行精密度、准确度验证，结果见表4。

表4 方法验证试验结果

表4结果显示，样品测定相对误差为–7.5%～ 8.0%，测定结果的相对标准偏差不大于5.1%，说明高岭土作为标准物质制具有良好的精密度和准确度。因此应用高岭土配制悬浮物标准样品进行水样分析的方法是一种可靠的、可以推广的质量控制手段。

3 结语

依据国标GB 11901–1989 《水质 悬浮物的测定 重量法》分析原理，以高岭土配制的标准样品和实际水样作为研究样本，细化识别水样属性、选取取样体积、干燥恒重、设备计量等重要条件，选用0.45μm水系复合纤维滤膜、三联抽滤装置过滤样品，重量差减法分析测定样本中悬浮物的含量，确定方法空白、检出限与测定下限、精密度与准确度的质量控制范围。研究内容为完善水质悬浮物国标法中质量控制与质量保证内容提供数据支撑，为今后开展悬浮物标准物质的研发工作奠定基础。

［1］王艳英，范秀清，李学勤.悬浮物测定方法的研究［J］.市政技术，2012，30(1): 117–120.

［2］唐晓梅.水中悬浮物测定影响因素及质量控制措施探讨［J］.北方环境，2013，25(7): 55–58.

［3］岳舜琳.水的浊度问题[J].中国给水排水，1995，11(4): 33-35.

［4］欧米の映画武治.上水の試験法［M］.東京：日本の水道協会，1993.

［5］美国公共卫生协会，美国自来水厂协会(AWWA)，美国水环境协会(WEF).水和废水标准检验法［M］.15版.宋仁元 ，张亚杰，译.北京：中国建筑工业出版社，1985.

［6］曾庆英，史永辉.滤纸法测定悬浮物的干扰及其消除［J］.干旱环境监测，2003，17(1): 61–62.

［7］GB 11901–1989 水质悬浮物测定重量法［S］.

［8］蒋蕾蕾.悬浮物测定应注意问题［J］.分析试验室，2009，28(1): 55–56.

［9］JJG 1036-2008 中华人民共和国国家计量检定规程 电子天平[S].

［10］JJF 1101-2003 中华人民共和国国家计量技术规范 环境试验设备温度、湿度校准规范[S].

［11］HJ 168–2010 环境监测分析方法标准制修订技术导则［S］.

［12］GB／T 5750.4–2006 生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标2.1 ［S］.