离子色谱法测定地表水中

孙 帅 夏海龙 林孔亮

(温州市自来水有限公司，浙江 温州 325000)

前言

目前我国正面临着地表水氨氮超标问题。氨是自然界中有机体的重要组成元素之一，其在自然环境物质循环过程中扮演了一个重要的角色。但是由于化学肥料的大量使用和城市污水氨处理技术相对落后，使地表水体中的氨氮超标问题频频出现[1-2]。据20世纪90年代中国水体环境状况调研报告表明，我国地表水环境污染状况十分严重，七大水系中仅长江、珠江受污染状况较轻，且水质有随着年份增加越来越差，其中氨氮的污染状况尤为突出[3-4]。因此需要针对氨氮污染采取一些措施。

而水质检测在污染物的控制及相关法规中具有基础性的作用，所以离子色谱作为氨分析中常用的检测方法，其检测条件及检测准确度受到了业内的广泛关注[5-10]。本文使用离子色谱分析法对地表水中的氨离子进行检测，以期在实际检测工作中提高检测的准确度。

1 材料与方法

1.1 实验仪器

ics-6000型Aquion离子色谱仪(美国赛默飞世尔科技公司)，ERS 500型离子抑制器(美国赛默飞世尔科技公司)，LAS-3620型自动进样器(美国赛默飞世尔科技公司)，Ion Pac CS12A(250 mm×4 mm)型阳离子交换色谱柱(美国赛默飞世尔科技公司)。

1.2 实验试剂

淋洗液：称取一定量的优级纯甲烷磺酸于2 L的容量瓶以超纯水定容，配制成不同浓度的甲烷磺酸淋洗液。

标准试剂：实验中氨氮标准样品来源为标准溶液中的质量浓度达到500 mg/L的环境保护部标准样品，其样品编号为201641。

1.3 实验样品

实际样品使用实验室附近小河中水样，其电导率为280 μS·cm。

1.4 实验方法

1.4.1 标准溶液的配制

1.4.2 样品前处理

将待测样品经过0.45 μm微孔滤膜过滤后待测，若样品有颜色或沉淀，需离心分离后再过滤。

1.4.3 实验方法

选择流速1.0 mL/min、进样量20 μL、检测器灵敏度8 μS/cm为离子色谱仪器条件，以15 mmol/L的甲基磺酸为淋洗液，分别将20 μL的实验样品通过自动进样器注入离子色谱柱系统，得到实验结果。

2 结果与讨论

2.1 淋洗液的选择

实验选择的Ion Pac CS12A型阳离子色谱柱推荐使用甲基磺酸作为测定阳离子元素时的淋洗液，为提高分析方法稳定性和准确度，故使用甲基磺酸作为本方法的色谱柱。

2.2 不同浓度的甲基磺酸淋洗液的洗脱效果

使用浓度为2.00 mg/L的标准溶液为测试液，淋洗液分别以5、10、15、20、25 mmol/L进行等度淋洗，不同淋洗液浓度对色谱出峰的影响如表1所示。

表1 不同淋洗液浓度对色谱出峰的影响Table 1 The influence of different eluent concentration on the chromatographic peak

2.3 不同流速的分离效果

使用浓度为2.00 mg/L的标准溶液为测试液，5 mmol/L的甲烷磺酸作为淋洗液，分别以0.7、0.8、0.9、1.0、1.1 mL/min的流速进行测试，实验结果如表2所示。

表2 不同淋洗液流速对色谱出峰的影响Table 2 Effect of different eluent velocity on chromatographic peak

从表2可知，随着淋洗液的流速增加，系统压力明显上升，不对称度增加，但峰面积及分离度有所减小。所以依据色谱系统压力(小于13.79 MPa)、分离度(大于1.5)、不对称度(需在0.95～1.05)等因素，综合考虑选择1.0 mL/L为最佳淋洗液流速。

2.4 标准曲线

根据以上最优实验条件进样，测得各浓度对应的色谱峰面积，以氨根离子的峰面积为纵坐标所测得的浓度为横坐标来绘制工作曲线。经检测得出该检测方法下的氨氮的工作曲线，如表3所示。

表3 氨根离子峰面积Table 3 Peak area of ammonia ions

2.5 精密度实验

在本次地表水检测中，应用离子色谱条件优化方法，使用标准曲线低浓度点0.5 mg/L和高浓度点10 mg/L的氨氮标准溶液，连续重复进样7次，测定结果如表4所示。

由表4可得，0.5 mg/L和10 mg/L的标准溶液所得标准偏差分别为1.1%和0.11%，说明该方法检测精密性较好，可以满足检测需求。

表4 精密性检测结果Table 4 Precision of test result

2.6 准确度与实际样品测定

应用离子色谱条件优化方法，先测定原水样本底浓度，再在原水样中，分别加入氨标准物质1 mg和2 mg。将每个样品重复进样5次，获得测定量并计算加标回收率，结果如表5所示。

表5 加标回收率结果Table 5 Standard recovery results

由表5可得，加标量为1 mg时，回收率在98.0%～102%；加标量为2 mg时，回收率在98.0%～101%。总体准确度较高，可以满足检测需求。所以本实验方法在进行地表水水质检测中，通过优化离子色谱条件方法，可以提升检测结果的准确度和精密度，所得的检测标准偏差小，满足地表水中氨检测需求。

3 结论

通过实验结果可知，选择以15 mmol/L的甲烷磺酸为淋洗液，以1 mL/min为淋洗液流速作为色谱系统工作条件时，即可准确地检测出地表水中的氨氮含量。该方法准确度足以满足实际工作的需求，并且精密度较高，具有一定的推广价值。