地下水中硅酸浓度测定方法的研究

薛伟明

(安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230000)

1 引言

硅酸可促进骨骼生长，硅与骨骼的生长及结构有关，摄入不足，可使骨质含钙量减少；易被人体吸收，能有效地维持人体的电解质平衡和生理机能，具有恢复血管弹性、增加皮肤弹性、促进骨骼发育等作用[1]。硅酸还可增加软骨、结缔组织的弹性和强度，软骨正常生长需要硅，尤其在胚胎期特别明显。另外，硅酸可美容、抗衰老，硅是与长寿有关的必需微量元素[2]。硅酸对人体具有良好的软化血管的功能，可使人的血管壁保持弹性，故对动脉硬化、心血管和心脏疾病能起到明显的缓解作用[3]。目前，在市场上销售的桶装饮用水中，天然矿泉水的偏硅酸元素含量较高一些；在其他饮用水类中的山泉水类中，也含有一定量的偏硅酸元素。所以在生活条件许可的情况下，多喝含有天然偏硅酸元素的饮用水还是比较有助于身体健康的。而地下水中硅酸的含量是很多矿泉水中硅酸的直接来源，因此测定地下水中硅酸的含量尤为重要[4]。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂：

2.1.1 超纯水：符合GB/T 6682规定的一级水、盐酸溶液(1+1)、钼酸铵溶液(100 g/L)、二氧化硅标准使用溶液[ρ(SiO2)=100.0 mg/L]。

2.1.2 Cary60紫外-可见光分光光度计；实验常用玻璃器皿；比色皿2 cm。

2.2 实验方法：

2.2.1 实验原理：在pH值为1～2的酸性溶液中，钼酸铵与水中可溶性硅酸反应，生成黄色的硅钼酸络合物，在一定浓度范围内，其吸光度与可溶性硅酸浓度成正比。

2.2.2 实验步骤：取二氧化硅标准溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL、12.00 mL、15.00 mL、20.00 mL于一系列50 mL比色管中，用超纯水定容，加盐酸溶液1.0 mL和钼酸铵溶液2.0 mL，摇匀。室温(25 ℃)放置20 min后，在分光光度计上波长440 nm处，用2 cm比色皿，以试剂空白作参比，测量其吸光度[5]。

取水样50 mL，实验步骤同标准曲线。

2.2.3 硅酸含量的计算：将测得的标准系列结果进行回归分析，从校准曲线上查得的二氧化硅的质量，计算出硅酸浓度。

3 结果与讨论

3.1 曲线线性

在DZ/T 0064.62-2021中，给定的二氧化硅标准溶液曲线范围为取0 mL，0.50 mL，1.00 mL，2.00 mL，4.00 mL，6.00 mL，8.00 mL和10.00 mL二氧化硅标准使用液于一系列50 mL 比色管中，用纯水定容。此标准系列所含二氧化硅的质量分别为 0 μg，50 μg，100 μg，200 μg，400 μg，600 μg，800 μg和1000 μg。在此，我们将规范中的曲线中二氧化硅质量范围扩大至2000 μg，我们选用含二氧化硅质量为0 μg，50 μg，100 μg，200 μg，400 μg，600 μg，800 μg，1000 μg，1500 μg，2000 μg的标准曲线，测得其吸光度如表3-1。

表3-1 二氧化硅标准曲线吸光度实验结果

我们用表3-1中二氧化硅的质量浓度与其吸光度，绘制标准曲线，见图3-1。50 μg-2500 μg曲线线性良好，线性方程y=0.0003x+0.0005，相关系数R=0.9997，满足规范要求相关系数不低于0.999。在二氧化硅质量为2000 μg的情况下，标准曲线依然具有良好的线性，这为我们后面计算测定上限提供了基础。

图3-1 二氧化硅标准曲线

3.2 检出限计算

在这里我们依据HJ 168—2020《环境监测分析方法标准制订技术导则》[6]中规定的方法来验证方法的检出限。

我们选用方法检出限0.2 mg/L的4倍作为标准加入量来验证方法的检出限，按照样品分析的全部步骤，对浓度值或含量为估计方法检出限值4倍的样品进行7次平行测定。计算7次平行测定的标准偏差，按公式MDL=t(n-1，0.99)×S计算方法检出限。测定结果如表3-2。

表3-2 方法检出限验证

由表3-2可以得出，本次实验的方法检出限优于规范规定，完全满足规范需求，因此我们的实验分析结果是可信的。

3.3 测定上限计算

在此，我们采用曲线最高点的吸光度所对应的浓度来计算本次试验的测定上限，并与原方法中的测定上限进行对比。在七个空白样品中分别加入1000 mg/L二氧化硅标准溶液2.5 mL，与标准曲线一起显色，定容至50 mL，比色，测定七次测定结果的浓度，并计算其精密度，如表3-2所示。

由表3-3可以看出，曲线最高点所对应的硅酸浓度平均值为65.68 mg/L，在此浓度下计算其标准偏差以及相对标准偏差，都显示出其具有良好的精密度，结合标准曲线良好的线性，我们可以得出，本次试验的测定上限为65.68 mg/L，而原方法的测定上限为26.0 mg/L。可见，在相同试验条件下，方法的测定上限提高了将近两倍倍，这在地下水以及矿泉水硅酸的测定中大大提高了实验的便捷性，为实际检测任务的完成提供了行之有效的数据支撑，实验员无需做过多稀释动作，便可得出准确有效的结果。

表3-3 曲线最高点(加入量2500 μg)计算测定上限以及其精密度

3.4 精密度计算

测定硅酸含量分别为9.65 mg/L、21.76 mg/L、46.88 mg/L的水样，平行测定7次，计算相对标准偏差，结果见表3-4。

表3-4 方法精密度实验

同一实验室测定硅酸含量为9.65 mg/L、21.76 mg/L、46.88 mg/L的水样，其平行测定7次的相对标准偏差分别为2.29 %、5.77 %和3.53 %。方法精密度满足规范及方法需要。

3.5 准确度计算

分别测定6次加入量为200 μg、600 μg、2000 μg硅酸的水样，计算加标回收率，结果见表3-5。

表3-5 方法准确度实验

结果表明，本试验测定硅酸含量可靠有效。而且在加标量为2000 μg的情况回收率可以达到99.21 %～100.45 %，证明了在硅酸含量为测定上限附近的时候，准确度依然可以达到很高的标准。

4 结论

本文通过对标准方法DZ/T0064.62-2021的标准曲线、检出限、定量限、精密度、准确度以及加标回收率的测定，得出结论：硅钼黄法测定硅酸的浓度，测定上限可以达到65.68 mg/L，比原方法的测定上限提高了很多，而且在此浓度下，试验具有良好的准确度和精密度，加标回收率也可以满足方法需求，大大提高了实际样品检测中遇到的高浓度样品时的检测效率，具有很好的实际意义。