水质现场快速检测方法及优化分析

孔 蓉

（江西省鹰潭生态环境监测中心，江西 鹰潭 335000）

0 引言

快速检测设备的使用，增加了水质检测的工作能力。卫生监督组织检测设备的引入量不少于50%，主要用于现场水质检查。然而，在实践中，尚存在诸多技术问题：一是快速检测设施的组成，是以光电比色检测思想为基础，在实践检测期间，可进行检测项目不多。二是多数仪器研发组织生产出的快速检测设备，在检测中需选用试剂盒方可进行水质检测，但试剂盒成本较高，无法全面推行[1]。

1 水质检测方法

1.1 滴定法

建立通用的滴定测试方法，以生活饮用水为检测主体，测定水质中的各项指标，具体包括硬度、氯化物等。滴定法的检测原理：利用未知样品进行滴定检测，以滴定液的消耗量r 与标准样品（标准溶液a）r 的比值，来判断未知样品情况。滴定法测定水质的试剂，如表1 所示。

表1 滴定法测定水质的试剂及使用量

滴定法检测使用的设备较多，包括：搅拌器、称量天平（0.001 g）、滴灌、离心管等。滴定法检测流程如下：1）在离心管中加水，放入烧杯；2）称取缓冲溶液200 μL，称取指示剂质量为0.2 g，将称取物放置于搅拌器中。在天平上放置烧杯，给予归零处理。3）在磁力搅拌器中放置烧杯，设计转速参数为800 r/min，使用滴定剂添加在滴管内，在溶液有突跃现象时，停止滴液。此时，天平给出的称量参数，记为m1。利用标准水质溶液（标准溶液a）替换水样，采取相同的水质测定方法，获取天平读数，记为m2；4）计算样品的被测指标含有量，算法如式（1）：

式中：p 表示水样被测指标的混有量，mg/L；m1表示滴定法获取的水样质量，g；m2表示滴定法获取的标准水质液体（标液a）质量，g；c 表示标准水质液体中被测指标的质量浓度，mg/L。

1.2 分光光度法

使用分光光度法进行水质测定时，主要检测生活饮水含有的六价铬、氨氮等成分。检测原理：参照国际比色检测思想，按比例调整取样质量、缓冲试剂加入量、显色液容量等，综合获取检测结果。分光光度法检测使用的设备便捷式检测计，产自美国，设备型号为DR1900 型；多规格的离心管、移液器。分光光度法用于水质测定工作中的试剂，如表2 所示。

表2 分光光度法测定水质的试剂及用量

分光光度法用于水质检测的流程：1）在n 个5 mL容量的离心管内，分别添加0.5 mL 纯水。n 个15 mL离心管内，添加的纯水量为9.80 mL；2）在5 mL 离心管内，添加0.5 mL 标液，进行混合，稀释标液。再重复此操作5 次，获取6 倍稀释的标液；3）6 倍稀释液，各取200 μL，分别添加在n 个15 mL 离心管中，获取50 倍稀释液；4）稀释完成，在50 倍稀释液中添加水样，质量取10 mL；5）在水样、标准溶液中，分别添加2 种显色剂，添加量为200 μL；6）参照波长数值，以纯水为检测对照物。使用比色皿测定标液、水样的吸光度参数[2]。

1.3 电耦法

由于滴定法检测时，测定的水质成分类型较多，引入电耦法，增加检测项目，使用混合型标液，以此增强水质检测的全面性。检测体系优化后的电耦法，能够测定水中34 种成分，检测能力具有综合性特点。电耦法检测使用的设备：纯水设备、涡旋振荡处理机、电耦质谱仪。此检测方法使用的标液：采取多元素混合形式，配制标准溶液，以氯化氢为介质，添加了钡、铋等多种元素。标液配制方法如下。1）取各类单元溶液（汞、稀土等），逐一进行稀释处理，获取的混合液质量浓度为100 μg/L，含有汞元素为10 μg/L，添加的稀土元素是汞元素的20%。2）使用移液器获取混合液，吸取4mL，装入离心管内。离心管中添加了硝酸氢4 mL，溶液质量分数为2%。离心管内进行溶液稀释处理，获取多级稀释溶液。配制的混合液，如表3 所示。

表3 混合液质量浓度 单位：μg/L

水质监测时，共选择两种介质：一是硝酸，质量分数取2%；二是盐酸，质量分数取0.5%。质谱调谐液共有多种类型，具体包括钡、铋、钴等，均配成1.0 μg/L。镁元素的检测反馈值高于10 万，铟元素的检测反馈值高于25 万，铀元素的检测反馈值高于3 万。进行多次调试，选出最佳的质谱条件，如表4 所示。

表4 “电耦法”检测的最优条件

1.4 组合检测法

组合检测法使用的设备：气相质谱联合检测设备，吹扫处理设备、纯水器等。标准溶液：选择含有挥发性有机物成分的混合液[3]。其他液体：甲醇、超纯水。标准溶液配制方法：使用混合液进行稀释处理，稀释的液体质量浓度为20.0 μg/mL。使用移液器获取混合液，将其装置在甲醇中，混合摇匀。处理后，取得的标准溶液浓度为10 μg/mL。进行多级稀释后，添加在量瓶中，获取0～40 μg/L 之间多个规格的标准溶液。组合法的检测条件，如表5 所示。

表5 “组合法”的检测条件

表5 中的色谱柱温度改变过程：初始温度保持2 min；初次升温速度为6 ℃/min，将温度升至100 ℃；第二次升温处理，升温速度为30 ℃/min，温度升至170 ℃；第三次升温调整，升温速度为40 ℃/min，升温至240 ℃后，保持此温度2 min；第四次升温，升温至250 ℃，不再升温，保持此温度3 min。

2 优化水质检测方法的路径

2.1 滴定法优化

使用滴定法检测，测定水质的各类指标，现场检测结果与实际情况的偏差量介于0.07～9.8 mg/L。在优化滴定法时，需加强偏差量控制，增加检测结果与实际情况的贴合性。制定更精密的检测方案：采取多浓度级别的水质检测方案，设计成“低级”、“中级”、“高级”三个类型，分别进行水样测定；每个类型的水样，选择6 个样品进行平行测定，获取各组检测结果的平均值，增加检测结果的精确性[4]。方法调整后，重新进行水质检测，检测结果与标准溶液情况的偏差量明显减小。其中，总硬度“低级”区的水质测定平均值p 约为178 mg/L，与实际参数q 为177.6 mg/L，偏差值Δ=0.48 mg/L；总硬度“中级”区p 值为352 mg/L，q 值为351 mg/L，Δ 为1 mg/L；总硬度“高级”区的p 值为900 mg/L，q 值为898.2 mg/L，Δ 为1.8 mg/L。氯化物的低级至高级三个分区检测结果，偏差量介于0.4～1.2 mg/L。总碱度的检测结果，偏差值处于1.2～2.3 mg/L。耗氧量的测定结果，偏差量大于0.75 mg/L、且不超过3.1 mg/L。由此发现：经过水质浓度分级、增加平行检测次数的优化处理后，滴定法水质检测结果与实际情况的偏差量明显减小，从初期偏差量最大值9.8 mg/L 降至3.1 mg/L，明显提高了滴定法水质检测的准确性，使检测结果更符合实际情况。

2.2 分光光度法优化

分光光度法进行水质检测时，显色时间t 设计不合理，测定硼含量时，设定的t 值为90 min。在进行方法优化时，设计多级t，具体t 值优化结果为：t1=0，t2=15，t3=30，t4=45，t5=60，t6=75，t7=90，单位为min。以15 min 为间隔，0～90 ℃设计7 个显色时间，综合判断吸光度的变化。经检测发现：检测至t5=60 时，吸光度参数不再发生变化。由此说明，分光光度法进行水质中“硼”成分检测时，需缩短显色时间，将时间更改为60 min，以此提高检测速度。

2.3 电耦法优化

检测时，引入了34 种元素，检测过程可能存在相互干扰问题。在检测方法优化时，将34 种元素精简为4 种。精简确定的元素为铟、锗、铑、铋。元素精简处理后，有效消除了各元素之间的相互干扰关系，增加检测速度，获取更精确的检测结果[5]。其中，测定时间缩短了30%，检测准确性提高了35%。

2.4 组合法优化

此方法初期选用的色谱柱类型为“DB-5MS”，此设备在水质检测中，无法快速给出“四氯化碳”、“三溴甲烷”的混合量。为此，在方法优化时，将色谱柱类型变更为“EPA 524.3”，以此有效获取“挥发性有机物”的含量，提高了组合法水质检测的综合能效。实际检测时，优化选择的色谱柱，能够在4 min 内有效分解水中的化合物，获取检测结果，检测效率较高。

3 结语

本文参照“滴定”、“分光光度”各类方法的水质检测流程，从分级检测、调整显色时间、精简添加元素、更换色谱柱四个方面，进行方法优化。优化效果较为明显，更为符合水质检测的精确性、快速性各项要求。