氰化物监测影响因素控制与监测质量评定

2013-11-19浦恩远

环境科学导刊 2013年6期

浦恩远

(宣威市环境监测站，云南宣威655400)

氰化物具有很强的毒性，是水质监测中的重要项目。氰化物监测有多种方法，其中异烟酸—吡唑啉酮光度法为各国选用的标准方法。宣威市环境监测站多年来采用该法测定水质中的总氰化物，该法的优点是测定的检出限低于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中的Ⅰ类水质标准限值，操作简便，所用仪器设备和试剂易得，但在实际监测中发现该法稳定性较差，监测质量与蒸馏装置密闭性、显色剂氯胺T溶液和异烟酸—吡唑啉酮溶液配制质量、显色温度和时间等因素有关。采用分阶段加标回收实验可以评定各阶段实验操作水平，查找各阶段中影响监测质量的因素，是氰化物监测中全面质量管理的重要手段。

1 实验方法

实验方法同HJ484—2009。

2 影响因素及其控制

2.1 蒸馏

2.1.1 蒸馏装置

宣威市环境监测站在2009年以前在连体电炉上安装一组简易蒸馏瓶，2009—2012年10月改用电热套代替连体电炉，从2012年11月起改用一体化智能蒸馏装置，使蒸馏的均匀性和密闭性不断提高，为氰化物的彻底、完全蒸馏奠定良好的物质基础。

2.1.2 蒸馏操作影响因素控制

(1)蒸馏须在pH＜2的条件下进行，对于用NaOH固定 (pH＞12)的水样，蒸馏前以酚酞为指示剂，滴加磷酸至红色褪去，再进行蒸馏。

(2)蒸馏装置连接时磨口用水润湿后完全对严吻合，以增加密封性，蒸馏装置连接后检查其气密性，可在磨口结合部滴加一些“封口水”，以便观察是否有气泡冒出。

(3)蒸馏操作时要求快速加入磷酸，最好用小量筒量取10ml磷酸后迅速倒入，随即塞好瓶塞。蒸馏开始时把电炉调到低档微热，接收液面在30ml时，逐渐调高电炉温度，蒸馏速度以2～4ml/min为宜，防止加热不均匀使接收液倒吸入蒸馏瓶内;当接收液面达到70ml时，将冷凝导管下端移出液面，用少量水淋洗馏出液导管，将淋洗液放入接收管并定容至100ml。

2.2 试剂质量影响

2.2.1 方法原理

异烟酸—吡唑啉酮分光光度法的化学原理为:在pH中性条件下，样品中的氰化物与氯胺T反应生成氯化氰，再与异烟酸作用，经水解后生成戊烯二醛，最后与吡唑啉酮缩合生成蓝色染料。其色度与氰化物含量成正比，在638nm波长进行光度测定［1］。

2.2.2 试剂质量控制

显色反应所用的试剂如磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氯胺T、异烟酸、吡唑啉酮药品质量不仅要符合实验分析要求，而且配制成的溶液应在最佳条件下使用:

(1)磷酸盐缓冲溶液 (pH=7):该法的化学反应须在中性条件下完成，当实验室温度较低时，磷酸盐缓冲溶液会析出结晶而改变溶液的pH，而且会使显色液混浊而影响显色反应。因此磷酸盐缓冲溶液在临用时应使结晶溶解，混匀后方可使用。

(2)氯胺T溶液:该法化学反应第一步就是样品中的氰化物与氯胺T反应生成氯化氰，因此氯胺T必须有足够的有效氯才能与氰离子反应完全，正常情况下氯胺T有效氯含量为23%～26%，若因保存不当或超过保质期，试剂受光和空气作用会逐渐分解，有效氯容易损失，而且氯胺T发生结块不易溶解时，配制成的溶液会出现浑浊沉淀，使有效氯含量偏低导致显色不充分。有资料表明，氯胺T有效氯含量低于11%不能使用［2］。1%氯胺T溶液用量为0.2ml较适宜，超过0.3ml则吸光值降低［3］。加入氯胺T后应放置3～5min，当室温比较低时，更应放置足够时间，使之氯化完全。

(3)异烟酸—吡唑啉酮溶液:异烟酸溶液的配制是保证监测质量的另一个因素。异烟酸是一种两性化合物，既溶于酸也溶于碱，易溶于热水，难溶于冷水。在配制异烟酸溶液时，应先将1.5g异烟酸晶体置于24ml 2%的氢氧化钠溶液中加热完全溶解得到清亮溶液，再定容至100ml。如果不加热配制成混浊的溶液，所绘制的标准曲线斜率偏低，线性较差，难以得到真实可靠的实验结果。

2.3 显色反应条件控制

适宜的温度在显色反应中很重要，温度过高导致反应不能向正反应方向进行，尤其是加入氯胺T后生成的氯化氰遇到光和热容易分解或逸出;温度偏低使显色不充分。显色温度控制在25～35℃为宜。根据宣威市监测站多年经验，显色温度控制在30℃时具有较高的灵敏度和稳定性。显色时间40min为宜。

2.4 显色操作影响

标准曲线各浓度系列和样品加入磷酸盐缓冲溶液后形成的HCN和加入氯胺T后形成的氯化氰容易挥发逸出，因此从加缓冲液后，以下每一显色步骤都要迅速操作，每加完一种试剂，要立即盖塞摇匀。

(1)操作不当的影响。一般情况下在分析项目时，加入试剂没有摇匀，接着加入另外一种试剂，只要定容时摇匀，对测定结果没有太大的影响。但在进行氰化物测定时，在加入氯胺T没有摇匀直接加入异烟酸—吡唑啉酮溶液，测定结果严重偏低。

(2)操作速度的影响。显色操作速度过分缓慢，如加入氯胺T后放置10min以上，测定结果明显偏低［3］;操作过程中有时比色管没有及时盖上塞子，操作太慢会导致显色失败。

3 实验操作经验总结

3.1 蒸馏

蒸馏装置组装链接完毕后，应检查蒸馏装置气密性。待蒸馏的水样加氢氧化钠固定使样品呈碱性时，蒸馏前应以酚酞为指示剂，滴加磷酸溶液至红色退去再进行蒸馏。当用小量筒迅速加入10ml Na2—EDTA溶液和10ml磷酸后，应立即盖好瓶塞，调节电炉，由低档逐渐升高。控制蒸馏速度，以2～4ml/min馏出液速度为宜。馏出液置于30℃的恒温箱内备用。

3.2 加入磷酸盐缓冲溶液和显色剂

磷酸盐缓冲溶液临用前加热完全溶解，与配制好的氯胺T溶液、异烟酸和吡唑啉酮溶液一起置于30℃的恒温箱内备用。从加缓冲液后，每一显色步骤都要迅速操作，每加完一种试剂，立即盖塞摇匀，加完显色剂后置于恒温箱内。显色温度控制在30℃时具有较高的灵敏度和稳定性。显色时间在40min为宜。

4 氰化物监测质量评定

4.1 各阶段加标回收实验

4.1.1 蒸馏前加标回收率和馏出液加标回收率对比

连接好一组6个蒸馏瓶，分别量取200ml实验用水代替样品加入到蒸馏瓶内，1号作为空白，在2～6号蒸馏瓶内加入氰化物含量为10.0μg的氰化钾标准使用液，以下按蒸馏步骤操作，得到一组馏出液。

空白馏出液加标系列:从上述1号空白馏出液(100ml)分别吸取10.00ml于6只具塞比色管 (1～6号)中，1号比色管作为空白，在2～6号比色管内加入氰化物含量为1.00μg的氰化钾标准使用液得到空白馏出液加标系列。

空白蒸馏前加标系列:取上述2～6号蒸馏瓶的馏出液10ml于5只具塞比色管 (2～6号)中得到空白蒸馏前加标系列，以下按标准曲线的绘制步骤进行操作，测定氰化物加标回收率，得到表1分析结果。

表1 空白蒸馏前加标和空白馏出液加标回收率比较 (%)

从表1可看出，空白馏出液加标回收率比空白蒸馏前样品加标回收率平均高5%。用同样的方法可得出表2～表5的结果。

表2 已知样蒸馏前加标和馏出液加标比较 (%)

从表2可看出，已知样馏出液加标比蒸馏前加标回收率平均高出5.6%。

表3 地表水蒸馏前加标和馏出液加标比较 (%)

从表3可看出，地表水样馏出液加标比蒸馏前加标回收率平均高10.5%。

表4 未预处理的工业废水蒸馏前加标和馏出液加标比较(%)

从表4可看出，未预处理的工业废水馏出液加标回收率比蒸馏前加标回收率平均高18.5%，明显不符合加标回收质控要求。

表5 预处理后的工业废水蒸馏前加标和馏出液加标比较(%)

从表5可看出，预处理后的工业废水馏出液加标回收率比蒸馏前加标回收率平均高3.7%，符合加标回收质控要求。

综合表1～表5数据，得到各类不同水样加标回收率比较情况，见表6。

表6 各类水样全程序加标和馏出液加标比较 (%)

从表6可看出，氰化物蒸馏以后的馏出液加标回收率均高于蒸馏前加标回收率，说明蒸馏过程氰化物挥发不完全，而且难免存在“跑、冒、滴、漏”。空白样、已知样和经预处理后的工业废水馏出液加标回收率与全程序加标回收率差距较小，一些受到污染的地表水样和未经预处理的工业废水存在硫化物及活性氯等干扰成分，馏出液加标回收率与全程序加标回收率差距较大，必要时须采取预处理措施。馏出液加标回收实验是检验试剂药品质量和显色操作的质控手段，氰化物全程序加标回收实验不仅检验样品的预处理效果和蒸馏效果，而且是实验室分析全面质量管理的重要手段。

4.1.2 加标回收率

在样品分析中，每批样品一般做不少于10%的加标样作为质量检查样，以检查分析的准确度，异烟酸—吡唑啉酮分光光度法加标回收率范围以90%～110%为目标，当样品浓度低于0.05mg/L时，加标回收率范围可以放宽到85%～115%。

4.2 校准曲线

校准曲线回归方程的相关系数γ≥0.999为合格，截距|a|≤0.005为合格，当γ和a都合格时曲线才能使用。异烟酸—吡唑啉酮分光光度法在控制各种影响因素时，校准曲线斜率较为稳定，斜率一般在0.12～0.16。对于一批水样，当两个中等浓度标准点和两份空白测得值与原有校准曲线相对应浓度值的相对偏差＜5%时，可使用原有校准曲线，否则应重新绘制校准曲线。

4.3 精密度

在每批样品监测过程中，应做10%的平行样，样品数不足10个时，应做50%～100%的平行样，以检查分析的精密度。当样品总氰化物浓度≤0.05mg/L时，相对标准偏差控制在20%以内;当样品总氰化物浓度在0.05～0.5 mg/L时，相对标准偏差控制在15%以内;样品总氰化物浓度低于检出限时，若平行双样均低于检出限，可以认为精密度符合质量控制目标。