连续流动－邻苯二酚紫分光光度法测定饮用水中铝

朱建丰，陈 军，缪 英

（江阴市疾病预防控制中心，江阴214400）

自来水处理工艺中大量应用的各类铝盐净水剂是环境水体中铝含量增加的直接来源。铝元素与人体健康有着密切关系，一旦过量摄入铝元素，大部分铝会在体内蓄积，与多种蛋白质、酶等人体重要成分结合，影响体内多种生化反应。进入人体中的铝会导致老年痴呆症、帕金森症等［1］一系列神经系统疾病。水是人体接触最多甚至直接饮用的物质，因此严格控制水中铝含量，对人类预防铝的危害有着重要意义。

国内现行的标准 GB／T 5750．6－2006中测定饮用水中铝的方法包括铬天青S分光光度法（CAS）、水杨基荧光酮－氯代十六烷基吡啶分光光度法（SAF）、石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP－AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）等［2］。分光光度法虽然仪器价廉，但是试剂配制和操作步骤繁琐，选择性、灵敏度和稳定性差，波长、显色剂用量、显色时间、酸度、水中铝形态和干扰物等因素对测定结果均有影响；铝属于高温元素，很容易使石墨管产生记忆效应，且饮用水中铝含量一般均超过石墨炉原子吸收光谱法测定的线性范围，所以用石墨炉原子吸收光谱法快速准确测定铝有一定的难度；ICP－AES测定铝时存在钙的光谱干扰，水中主含量元素钙所产生的杂散光效应对痕量铝测定的影响非常显著［3］；ICP－MS记忆效应很强，适合快速测定水中低含量的重金属元素，测定水中高含量的铝有局限性。

流动分析是1975年以来迅速发展的一种溶液分析及处理技术，由于具有自动化程度高、操作灵活和节约试剂等特点，该技术迅速在环境监测、食品安全检测等行业得到广泛的应用［4］。文献［5－7］已采用流动分析技术测定血液和饮用水中铝，但目前流动分析技术在测定饮用水中铝方面的应用在国内却很少，相关研究和应用有铬天青S、桑色素等显色剂方面［8－10］。铬天青S和邻苯二酚紫是测定铝常用的两种显色剂［11］，铬天青S法由于反应条件较宽而应用广泛。邻苯二酚紫法对反应条件要求较高，pH需控制在6．0～6．3之间，优点是选择性强，抗干扰能力明显优于铬天青法，所以不能忽视其进一步的开发应用［12］。目前尚未见将邻苯二酚紫用于流动分析－分光光度法测定铝的报道。本工作采用以邻苯二酚紫为显色剂的连续流动分析方法（FIA），通过分光光度法测定水中铝含量，并与CAS和ICPMS进行了对比。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

Skalar San＋＋型全自动连续流动分析仪；默克Pharo 300型分光光度计；布鲁克aurora M90型电感耦合等离子体质谱仪。

铝标准储备溶液：1 000mg·L－1，使用时用0．01mol·L－1盐酸溶液稀释至刻度。

水解试剂：分别移取盐酸10mL，100mg·L－1铝标准溶液5mL和聚氧乙烯月桂醚（Brij35）0．1mL，用水定容至1L。

邻菲啰啉盐酸盐溶液：称取羟胺盐酸盐100g、邻菲啰啉盐酸盐1g，用水定容至1L。

邻苯二酚紫溶液：称取邻苯二酚紫0．25g溶解于500mL水中，混匀。

六亚甲基四胺缓冲溶液：称取六亚甲基四胺150g，溶解于1L水中，并加入乙醇胺7．5mL。

苯二甲酸氢钾缓冲溶液：称取苯二甲酸氢钾20g、氢氧化钠3．2g溶解于1L水中，调节pH至6．0±0．1。

所用试剂均为分析纯，试验用水为超纯水。

1．2 仪器工作条件

进样时间70s，冲洗时间120s，水解温度95℃，测定波长570nm。

1．3 试验方法

打开主机电源，合上蠕动泵泵盖，将所有试剂管路放入水中，确认通讯正常后，将水解试剂、邻菲啰啉盐酸盐溶液、邻苯二酚紫溶液、苯二甲酸氢钾缓冲溶液和六亚甲基四胺缓冲溶液等5种化学试剂依次接入后，开启70℃加热器电源。约20min后系统稳定，标准溶液和澄清水样可直接进样，按仪器工作条件进行测定，浑浊水样可经微孔滤膜过滤后，按仪器工作条件进行测定。如样品含量过高，可用水稀释后，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2．1 缓冲溶液的选择

Al3＋在水溶液中的状态相比其他金属离子较为复杂，随着溶液pH的逐渐升高，可以逐级水解生成AlOH2＋、Al（OH）2＋和Al（OH）3，试验要求反应的pH控制在6．0～6．3，要求很高。因此，必须使用合适的缓冲溶液来控制溶液的酸度。

试验考察了磷酸二氢钾缓冲溶液、六亚甲基四胺缓冲溶液、乙酸－乙酸钠缓冲溶液、苯二甲酸氢钾缓冲溶液作为显色酸度介质时对测定的影响。结果表明：采用磷酸二氢钾缓冲溶液和苯二甲酸氢钾缓冲溶液时，响应值较低；六亚甲基四胺缓冲溶液比乙酸－乙酸钠缓冲溶液的缓冲能力强，且其配制简单，响应值较高。通过试验还发现，当同时使用苯二甲酸氢钾和六亚甲基四胺两种缓冲溶液时，效果最好，响应值高且基线稳定。试验选择同时使用苯二甲酸氢钾和六亚甲基四胺两种缓冲溶液。

2．2 干扰试验

试验采用CAS、ICP－MS和本法对铝标准溶液进行干扰测定，在标准溶液中加入铁、锰、铜、锌、铅和镉等6种金属混合标准溶液，使标准溶液中6种干扰离子的质量浓度为2mg·L－1，干扰试验结果见表1。

由表1可知：本法测定结果最好，抗其他重金属干扰能力强。正常情况下生活饮用水中含有的金属离子是极其微量的，不会干扰铝的测定。当水受到污染时，邻菲啰啉盐酸盐可消除铁、锰、铜、锌、铅、镉等金属离子的干扰。

表1 干扰试验结果Tab．1 Results of test for incerference

CAS中铬天青S可与其他金属，尤其是Fe3＋形成有色配合物而产生严重的干扰，导致测定结果偏高，误差相对较大。试验选用邻苯二酚紫作为显色剂，其抗干扰能力明显优于CAS。

2．3 标准曲线和检出限

分别用CAS、ICP－MS和本法对铝标准溶液系列进行测定，并绘制标准曲线，铝的线性参数见表2。

测定样品空白12次，按照GB／T 5750．3－2006《生活饮用水标准检验方法 水质分析质量控制》以3倍样品空白测定值的标准偏差除以斜率计算检出限（3s／k），结果见表2。

表2 线性参数和检出限Tab．2 Linearity parameters and detection limits

由表2可知：3种分析方法在线性范围内存在线性关系，相关系数均不小于0．999 0，方法的检出限都较低，均能满足GB 5749－2006《生活饮用水卫生标准》的限值要求。3种方法中本法的优点是线性范围最广，根据某地生活饮用水多年监测数据统计，经铝盐净水剂处理后的自来水中铝的质量浓度为0．05～0．20mg·L－1，本法符合实际样品分析需求。

2．4 精密度和准确度试验

在空白饮用水基质中添加低、中、高浓度水平的铝标准溶液，依次采用CAS、ICP－MS和本法对上述加标样品平行测定6次，计算相对标准偏差（RSD）和加标回收率，结果见表3。

表3 精密度和准确度试验结果（n＝6）Tab．3 Results of tests for precision and accuracy（n＝6）

由表3可知：CAS、ICP－MS和本法的精密度满足定量分析要求，本法的加标回收率为95．0%～104%，准确度优于ICP－MS。

本工作采用连续流动－邻苯二酚紫分光光度法测定饮用水中铝，操作简便、试剂用量少、分析速率快、灵敏度和准确度较高、抗干扰能力强且自动化程度高，适用于生活饮用水中铝含量的监测。

［1］ 刁晓霞．水中微量铝的分析［J］．环境与健康杂志，2007，24（12）：1016－1018．

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