宿州地区水体中F－含量测定分析

程 琛，杨 凝，刘佳俊，刘迪迪，付 帅

宿州地区水体中F－含量测定分析

程 琛，杨 凝，刘佳俊，刘迪迪，付 帅

宿州学院资源与土木工程学院，安徽宿州，234000

为了解宿州地区水体中氟离子含量是否超标，以地下水、地表水和生活饮用水三类水体为研究对象，使用ICS－900型离子色谱仪测定水样中氟离子，结果表明：所采地下水水样F浓度为0.3094～1.397 mg／L，采煤塌陷地表水水样F浓度为1.4498～2.639 mg／L，在售的可直接饮用水样中F含量为0.0064～0.1556 mg／L。其中，地下水和饮用水含氟量均符合国家生活饮用水卫生标准，且可直接饮用水水样中F浓度较低，而采煤塌陷区地表水水样整体含F较高，均超出国家水质标准，但符合高氟地区农业灌溉用水水质标准。

离子色谱；地下水；塌陷水域；饮用水

宿州位于淮北平原，地表水属于淮河水系，流经河流有沱河、新汴河、濉河等，水体中氟含量较高，属于高氟地区。其浅层或深层地下水中因地层中高氟矿物或高氟基岩的存在，地下水中的含氟量也比较高［1-4］。宿州郊区分布较多矿区，因采煤塌陷形成了大面积特殊水体——塌陷水域，这部分水体周边通常密布村庄和农田，与人类生活密切相关，一旦水体中氟含量超标，将通过地表水渗透、农田灌溉、地下水抽用等方式直接危害人体健康。因此对高氟地区的地下水、地表水以及部分饮用水进行取样监测很有必要。目前，测定水体中F－含量的方法主要有光学分析法［5］、选择电极法［6-7］、气相色谱法［8］和离子色谱法［9-10］等，其中离子色谱法因灵敏度高，准确性好，操作简单易行。

1 材料与方法

1.1 仪器

美国Thermo公司ICS－900型离子色谱仪：AS12A阴离子交换柱（250 mm×4 mm）、C18阴离子保护柱、MMS300型自动循环再生抑制器、DS5型检测器、AS40自动进样器、Chromeleon 7色谱工作站；美国Millipore公司Milli－Q－Direct 8型超纯净水一体机；上海和泰RO DI digital plus反渗透纯水系统；合肥金尼克机械制造有限公司JK－100B型超声清洗机。

1.2 试剂材料

美国Thermo标准溶液（浓度为1000 mg／L），去离子水（电阻率为18.2 MΩ·cm），KOH淋洗液，0.22μm滤膜；抽滤装置。

1.3 测定方法

仪器预热20 min，基线时间不少于30 min，定量进样环10μL，以电导率表征，以出峰时间定性，在标准曲线基础上以峰面积定量。

阴离子色谱柱分析条件：自动淋洗液发生装置，淋洗液为KOH溶液，测定时淋洗液等度方法浓度为20 mmol／L，梯度方法浓度为10～40 mmol／L；对应抑制器电流分别为75 mA和99 m A；淋洗液流速为1.0 mL／min。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

为选择更为准确的方法和仪器工作条件，配制4组标准溶液，每组配4个不同浓度梯度溶液，分别在等度淋洗液和梯度淋洗液条件下进行测定，谱图处理后得到标准曲线相关性，如表1所示，标准曲线如图1所示。

由表1和图1可知，不论等度方法还是梯度方法都能满足测定要求，同时不论偏小还是偏大，浓度梯度的标准溶液标准曲线均稳定，5组标准曲线的线性相关性很好，相关系数均在0.999以上，保证数据准确可靠。

表1 不同淋洗液条件下标准曲线线性关系

图1 不同淋洗液条件下的标准曲线

2.2 准确度和精密度

由图2可知，氟离子出峰保留时间为4.0 min左右，峰形较好，没有干扰峰出现。出峰时间与淋洗液浓度、色谱柱温度、泵压等条件有关。

对测定的准确度进行分析时，对5组F－标准溶液进行重复测定，得到实际浓度及相对误差如表2所示，由表2可知相对误差较低，最小0.05%，最大也不超过3%，准确度较高。其中对c组20.0 mg／L浓度的F－溶液重复测试5次，测量值分别为20.2374、20.1633、20.2314、20.3106、19.9905，5次测量平均值为20.1866，相对标准偏差RSD为0.6%，表明该方法测定精密度高。

图2 F出现色谱图

表2 标准溶液回测浓度及误差

2.3 水样测定

采集来自宿州城市地下水水样、宿州城郊矿区塌陷水域水样及几种在售饮用水共15个，经0.22 μm水系滤膜过滤后进行仪器测样，测得F－含量如表3所示。

表3 测试水样F含量 单位：mg／L

1～5号水样为城市地下水，6～11号水样为塌陷塘地表水，12～16号水样为宿州居民长期直接饮用的水样，具体采样情况见表3。根据我国生活饮用水卫生标准（GB5749—2006）中对氟化物限值规定应该小于1.0 mg／L，城市地下水大部分达标，个别水样存在超标现象，可能与采样点周边氟化物溶解渗透作用或者地质岩层条件中存在氟化物矿石有关。可直接饮用的饮用水样中，F－含量都很低，远远低于标准限值，该地区居民可放心使用。该地区特殊的一类地表水体——采煤塌陷区，F－严重超标，均高于我国地表水环境质量标准（GB2002—3838）中对Ⅴ类水质标准限值1.5 mg／L，但满足高氟地区农业灌溉用水氟化物含量要求（≤3.0 mg／L）。

3 结束语

应用美国Thermo公司ICS－900型离子色谱仪，采用抑制电导法测试水样中氟离子，选择相同浓度的淋洗液和梯度淋洗液的方法进行测试时，5组标准曲线均呈现较好的线性关系，相关系数r均在0.999以上。进行准确度和精密度验证实验，回测标准溶液浓度得到的相对误差介于0.05%～3.0%之间，误差较小；重复测定20 mg／L标准溶液时，5次测量相对标准偏差RSD为0.6%，精密度较高。离子色谱法测定氟离子准确、高效、线性范围广、误差小、重复性好，对所采样的宿州地表水、地下水及饮用水三类水样进行测定，得到F－含量均值分别为0.80 mg／L、2.04 mg／L和0.07 mg／L。其中，地下水和直接饮用水均符合国家标准，且直接饮用水水样中氟含量很低；而采煤塌陷区水样整体含F－较高，超出国家水质标准，属劣Ⅴ类水质，但氟含量符合高氟地区灌溉用水水质标准。这部分水体可用作塌陷水域周边农田作物灌溉用水，但建议处理后进行综合利用。

［1］朱其顺，许光泉.中国地下水氟污染的现状及研究进展［J］.环境科学与管理，2009，34（1）：42-44，51

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［9］张飞，李华玲，韩翠杰.离子色谱法同时测定透析用水中痕量氟、氯、硫酸根和硝酸根［J］.净水技术，2015，34（3）：26-29

［10］霍晶.离子色谱法测定水中7种阴离子［J］.中国无机分析化学，2014，4（2）：8-10

（责任编辑：汪材印）

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A

1673－2006（2016）04－0119－03

10.3969／j.issn.1673－2006.2016.04.031

2015-11-26

宿州学院安徽省煤矿勘探工程技术研究中心平台项目“煤矿塌陷水域水质评价及水污染源解析”（2014YKF 05）；安徽省大学生创新创业项目“矿区煤炭开采工程对周围水环境的影响”（201510379078）；宿州区域发展协同创新项目“矿井水水质指标测定与水环境质量评价”（2015SZXT XSKF 07）。

程琛（1986－），女，安徽六安人，硕士，助教，主要研究方向：水环境监测与评价。