流動注射-亞甲基藍分光光度法測定水中陰離子表面活性劑的方法改進研究

王筱徑

（福建省地質測試研究中心，福州，350001）

近年來，伴隨著經濟發展和人民生活質量的提高，陰離子表面活性劑被廣泛地運用于生產生活的各個方面，為人們帶來了許多便利。然而，大量陰離子表面活性劑隨生活污水或工業廢水流入水體，會導致水質惡化，對生態環境造成破壞。研究表明，當水體中陰離子表面活性劑濃度達到0.5 mg/L時，會阻斷水體中的氧氣交換，造成微生物大量缺氧死亡[1]。陰離子表面活性劑還具有難降解性，能與水中的其他污染物結合在一起形成分散性的膠體顆粒，增大污染的濃度和毒性[2]。因此，陰離子表面活性劑成為反映水環境質量的重要指標之一，是國家采測分離“9+x”中要求抽測的項目[3]。

目前，可用于測定水中陰離子表面活性劑的標準檢測方法主要有“亞甲藍分光光度法”[4]、“二氮雜菲萃取分光光度法”[5]、“流動注射-亞甲基藍分光光度法”[6]、“連續流動分析-分光光度法”[7]等。其中，前二者方法具有靈敏度高、穩定性好、抗干擾能力強的優點，但操作步驟繁瑣，系統誤差大，且該類方法氯仿使用量大，容易對操作人員身體健康造成危害。而后二者方法為近年發展起來的儀器分析方法，與傳統方法相比，分析效率高、測量準確、重復性好，對操作人員健康的危害較小。但使用標準方法“流動注射-亞甲基藍分光光度法”進行樣品測定時，仍然存在步驟繁瑣、試劑消耗量大等問題，為了更好地開展樣品檢測工作，研究在標準方法的基礎上進行一些改進，優化試劑的用量，簡化實驗溶液的配制方法。通過對改進的方法的標準曲線、檢出限、精密度、正確度、加標回收率等特性指標進行確認，評估該方法在技術上的可行性、合理性。

1 實驗方法

1.1 方法原理

將含有陰離子表面活性劑的試樣注射到一個運行連續載流的管路中，讓試樣與實驗溶液按照事先設定的順序混合并發生化學反應，生成的亞甲基藍活性物質被氯仿萃取并進入流通池進行檢測分析。儀器根據亞甲基藍活性物質濃度與吸光度的線性關系建立標準曲線，依據線性回歸方程得出樣品中陰離子表面活性劑的濃度。樣品中存在的干擾物質在儀器中經過萃取和反萃取可被消除[8]。

1.2 方法改進

流動注射-亞甲基藍分光光度法采用流動注射分析儀作為主要儀器，由于儀器結構精密、管路復雜，對實驗溶液的使用要求較高，因此溶液配制過程步驟繁瑣，試劑消耗量大。研究通過對標準方法進行改進，實現了試劑用量的優化和溶液配制方法的簡化，使得流動注射分析法快速、準確、環保的技術優點能夠得到充分體現。使用標準方法與使用改進的方法配制實驗溶液的對比（表1）。

表1 標準方法與改進的方法配制實驗溶液的對比Table1 Comparison of the standard methods and the modified methods for preparing the experimental solution

（1）亞甲基藍儲備液標準方法是將適量的亞甲基藍溶解于1 L 去離子水中，用0.45 μm 尼龍過濾網過濾的方式制備亞甲基藍儲備液（亞甲基藍濃度為0.50 g/L）。改進方法采用將亞甲基藍溶解于500 mL 無水乙醇，再用去離子水定容，然后使用0.22 μm 微孔濾膜過濾的方法制備亞甲基藍儲備液（亞甲基藍濃度為0.35 g/L）。改進的方法操作方便，且減少了亞甲基藍的使用量，而采用孔徑更細的過濾方式，過濾后得到的溶液澄清透明，在此后配制酸性、堿性亞甲基藍溶液時使用效果更好。

（2）配制堿性硼酸鈉溶液：標準方法采用分別配制四硼酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液，再將2 種溶液等體積混合的方式。改進方法則采用四硼酸鈉固體和氫氧化鈉固體混合溶解進行配制。

（3）制備堿性亞甲基藍溶液：標準方法需要配制2 種堿性亞甲基藍溶液，并反復萃取6 次進行脫色，操作步驟繁瑣，試劑消耗量大。改進方法簡化了操作步驟，僅配制1 種堿性亞甲基藍溶液，并萃取3 ～4 次進行脫色。同時增大了亞甲基藍儲備液的用量，由60 mL 增加到200 mL，確保樣品中的陰離子表面活性劑能夠全部參與反應并被萃取分離。

（4）制備亞甲基藍儲備液：標準方法酸性亞甲基藍溶液需萃取3 次進行脫色，由于在一次萃取時樣品中的陰離子表面活性劑已全被萃取分離，在二次萃取時，酸性亞甲基藍溶液參與反應的作用只是反洗樣品中的無機陰離子[9]，消除干擾，所以改進方法配制酸性亞甲基藍溶液時不進行脫色處理，節省了時間和成本。改進方法采用磷酸二氫鈉固體代替堿性硼酸鈉溶液作緩沖劑，操作起來更加方便。

2 實驗材料與參數測定

試驗的主要試劑有亞甲基藍、四硼酸鈉、三氯甲烷、硫酸、氫氧化鈉、無水乙醇、磷酸二氫鈉、石油醚，陰離子表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）標準溶液，濃度值為1 000 mg/L，標準物質編號為GBW（E）081623，批次編號為L5X2；實驗用水為實驗室制備的去離子水。

此次實驗的儀器設備為BDFIA-8000 型全自動流動注射分析儀，北京寶德儀器有限公司生產。儀器的參數設置中的樣品周期為200 s，泵轉速為35 r/min，注射時間為78 s，進載流時間為78 s，到達閥時間為82 s。

設定儀器參數先用去離子水分別清洗載流，堿性亞甲基藍、酸性亞甲基藍的流路約為15 min。待清洗步驟結束后，將各個進試劑的毛細管插入相應的試劑瓶中，繼續運行15 ～20 min，期間檢查整個流路的密閉性及液體流動的順暢性，待基線穩定后，編寫進樣列表，之后可以開始樣品的測定。然后量取標準系列溶液、樣品待測液置于流動注射分析儀進樣器內，按順序進行測定。

3 結果與分析

3.1 標準曲線的繪制

此試驗配制陰離子表面活性劑濃度分別為0，0.10,0.20,0.50，1.00，2.00 mg/L。經自動進樣測定，得到所配制標準系列的信號峰面積，標準曲線測試結果（表2）。以信號峰面積為橫坐標，對應的標準溶液濃度為縱坐標繪制標準曲線，得到線性回歸方程為y=0.001 738x+0.002 287，線性相關系數大于0.999，線性關系滿足“流動注射-亞甲基藍分光光度法”的質量控制要求。

表2 標準曲線測試結果Table 2 Standard curve test results

3.2 標準曲線的中間濃度點校準核查

選取濃度為0.50 mg/L 的標準曲線中間濃度點，每隔10 個樣品進行校準測定，計算出校準點與標準曲線該點濃度的相對偏差。標準曲線的中間濃度點校準核查結果（表3）。

表3 標準曲線的中間濃度點校準核查結果Table 3 Results of the intermediate concentration point calibration verification of the standard curve

3.3 檢出限的計算

對配制濃度約為估計方法檢出限5 倍的標準溶液進行7 次平行測定，依據公式（1）計算出方法檢出限MDL。

式中：n為樣品的平行測定次數，為6；t為自由度，為n-1；置信度為99%的t分布值（單側），本次取3.143；S為n次平行測定的標準偏差。

根據測試結果計算出MDL為0.03 mg/L，測定下限為4 倍的MDL，所得結果為0.09 mg/L，優于標準方法對檢出限及測定下限的要求標準曲線。測試結果（表4）。

表4 方法檢出限、測定下限的測試結果Table 4 Test results of the method detection limit and lower measurement limit

3.4 精密度實驗

配制低、中、高3 種濃度的標準溶液，低濃度為0.40 mg/L，中濃度為1.00 mg/L，高濃度為1.80 mg/L。每種溶液連續測試6 次，精密度測試結果（表5）。根據測試結果計算出3 種樣品的相對標準偏差分別為1.90%，0.89%，0.70%，數據不大于標準方法中6 家實驗室所測得2.2%～6.9%、1.2%～6.1%、0.6%～6.7%的相對標準偏差范圍，證明方法精密度良好。

表5 精密度的測試結果Table 5 Test results of the precision單位：mg/L

3.5 正確度實驗

采用改進方法和標準方法分別進行有證標準物質的測定以及加標回收實驗，通過分析實驗結果評價方法的正確度。有證標準物質濃度為（0.391±0.029）mg/L，由生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所生產，測試分析時取樣品10 mL，實驗室用水稀釋至250 mL 后用于測試。標準方法測試結果為0.402 mg/L，改進方法的測試結果為0.399 mg/L，2 種方法的測試結果均在真值的濃度范圍內。加標回收實驗采用對3 種不同類型的實際樣品加入同一加標濃度的方式，依據“環境監測分析方法標準技術導則”[10]中對加標濃度的規定（樣品有檢出時，加標濃度應為樣品濃度的0.5 ～3 倍；樣品未檢出時，加標濃度應盡可能包含適用的生態環境質量標準、生態環境風險管控標準、污染物排放標準限制的濃度），確定加標量為0.40 mg/L。加標回收實驗的測試結果（表6）。經改進方法測定，地表水和地下水樣品的本底濃度為0，生活污水樣品的本底濃度為0.21 mg/L，經樣品加標回收實驗可知，樣品的加標回收率為87.5%～105.0%，該回收率與采用標準方法測定的回收率偏倚一致。由以上的實驗結果可見，改進方法具有良好的正確度。

表6 實際樣品加標測試結果Table 6 Test results of the actual sample-spiked

4 結論

（1）研究對“水質陰離子表面活性劑的測定”標準檢測方法進行改進，優化了試劑的使用量，簡化了實驗溶液的配制方法。為評價改進后方法的特性指標是否滿足標準方法的要求，對其進行了確認，測定了標準曲線、檢出限、精密度、正確度、加標回收率等特性指標。由實驗結果可知，標準曲線線性關系良好，線性相關系數大于0.999，滿足方法規定的要求；校核點與標準曲線該濃度點的相對偏差為-2.1%～3.4%、滿足要求的相對偏差應≤±10%。方法檢出限為0.03 mg/L，測定下限為0.09 mg/L，優于標準方法對檢出限及測定下限的要求，實驗得出的精密度、正確度、加標回收率均滿足標準方法的要求。

（2）采用改進方法和標準方法分別進行有證標準物質的測定以及加標回收實驗，2 種方法的測試結果無明顯差異。實驗結果表明，改進后方法的特性指標能夠滿足標準方法的要求，技術上合理可行，且該方法最大限度地發揮了流動注射分析法快速、準確、環保的技術優點，具有一定的推廣應用價值。