水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法测定水中铝的方法优化

高洋洋郭爱华程甲　　赵善贞

（1.北京市西城区疾病预防控制中心　　北京　100120；2.上海出入境检验检疫局）

水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法测定水中铝的方法优化

高洋洋1郭爱华1程甲2赵善贞2

（1.北京市西城区疾病预防控制中心北京100120；2.上海出入境检验检疫局）

优化水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法测定水中铝，确定试验中的关键控制点并分析其主要影响因素，并针对试验中存在的问题提供相应的解决方法。生活饮用水中的铝离子与水杨基荧光酮及阳离子表面活性剂氯代十六烷基吡啶在pH值5.2-6.8范围内形成枚红色三元络合物，通过560 nm比色法定量测定，结果显示本方法在质量浓度0.008-0.12 mg/L范围内线性关系良好（r=0.9998），方法最低检测质量为0.2 μg；在0.008、0.02、0.08 mg/L添加浓度的回收率为 80.5%-97.2%，相对标准偏差（n=6）为2.5%-2.9%。优化后的方法简便、快速、准确、灵敏，适合生活饮用水中铝的测定。

分光光度法；水；铝；优化

1　　前言

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人开始关注生活饮用水的卫生与安全。铝在地壳中的含量丰富（居第3位，约为8%），并且分布广泛。饮用水中铝的来源比较复杂，既可通过土壤进入水体，也可因水处理中采用的铝盐或石灰等药剂引入［1］。饮用水中含有过量的铝会对人体健康造成危害，长期超量摄入有可能使铝在人体内蓄积，引起慢性中毒［2］。人体出现铝中毒的临床表现有：铝性脑病、铝性肾病和铝性贫血。许多国家都在饮用水卫生标准中对铝含量进行了限定，如爱尔兰、芬兰、奥地利等国家执行世界卫生组织的标准，即铝含量应低于0.2 mg/L；而多数发达国家如德国、比利时、瑞典、瑞士、美国等规定饮用水中铝含量应低于0.05 mg/L［2］。我国卫生部于2001年首次将铝含量列为饮用水控制指标，并明确规定饮用水中铝含量应低于0.2 mg/L。

现行生活饮用水中铝的测定方法有分光光度法、无火焰原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等［3］。仪器法需要昂贵的仪器和高纯试剂，而分光光度法简单易行，被广泛使用。分光光度法中铬天青S法报道较多，而水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶法的报道较少［4］，且文章内容为依据2001版《生活饮用水卫生规范》（现已被2006版代替）对水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶法与铬天青S法的试验数据进行比对，且无方法优化相关内容，针对性、实用性略有不足。此外，现行《生活饮用水标准检验方法》（2006版）还存在一些问题，如抗干扰溶液易失效，本底值过高，显色效果不佳等。本项目从显色溶液的性质和特点、抗干扰溶液易失效原因及避免方法、如何降低本底值、缓冲溶液的配制方法、显色时间对试验结果的影响等方面进行了研究和优化。

2　　材料与方法

2.1材料

2.1.1试验样品

试验水样为集中供水样。

2.1.2试剂

氟化钠 （纯度≥98.0%）、二氮杂菲 （纯度≥99.0%）、EGTA（纯度≥99.0%）、氯代十六烷基吡啶（纯度≥99.0%）、水杨基荧光酮（纯度≥99.0%）：北京化工厂；六亚甲基四胺（纯度≥99.0%）：国药集团化学试剂有限公司；三乙醇胺（纯度≥78.0%）、无水乙醇（分析纯）、浓盐酸（优级纯）：北京化学试剂公司；试验用水为纯水机制得。

2.1.3仪器

WFJ2100可见分光光度计：龙尼柯仪器分析有限公司；BS323S电子天平：赛多利科学仪器有限公司；纯水机：英国ELGA公司；酸度计：美特昔力托利多仪器有限公司。

2.2方法

2.2.1溶液配制

（1）氟化钠溶液（0.22 g/L）：称取氟化钠0.022 g（精确至0.001g），纯水溶解后定容至100mL容量瓶。

（2）二氮杂菲溶液 （2.5 g/L）：称取二氮杂菲0.5 g（精确至0.001 g），加纯水180 mL，加热并不断搅拌至全部溶解，冷却至室温后加纯水定容至200 mL容量瓶。

（3）EGTA溶液（1 g/L）：称取EGTA 0.5 g（精确至0.001 g），加纯水约400 mL，加热并不断搅拌至全部溶解，冷却至室温后加纯水定容至500 mL容量瓶。

（4）抗干扰混合液：将氟化钠溶液（0.22 g/L）、二氮杂菲溶液（2.5 g/L）和EGTA溶液（1 g/L）以4∶2∶1 （v/v/v）比例配制抗干扰混合液。

（5）缓冲液：称取六亚甲基四胺16.4 g（精确至0.001 g），用纯水溶解后加入20 mL三乙醇胺，再加入80 mL 2 mol/L盐酸，定容至500 mL容量瓶。用酸度计测定pH值，并用2 mol/L盐酸和六亚甲基四胺调整pH值至6.2-6.3。

（6）氯代十六烷基吡啶溶液（10 g/L）：称取氯代十六烷基吡啶2.0 g（精确至0.001 g），加少量纯水搅拌至糊状，再加纯水微微搅拌至全部溶解后定容至200 mL容量瓶。

（7）水杨基荧光酮溶液（0.2 g/L）：称取水杨基荧光酮0.04 g（精确至0.001 g），加入50 mL无水乙醇，再加入3.2 mL浓盐酸，充分搅拌至完全溶解后纯水定容至200 mL容量瓶。

（8）铝标准使用液：用移液管吸取铝标准溶液1.00 mL，用纯水定容至100 mL容量瓶中，配成1.0 mg/L的铝标准使用液，冷藏保存。使用前将标准使用液恒温至20℃±5℃，并充分摇匀以保证均匀。

2.2.2分析步骤

用移液管吸取10.0 mL水样于25 mL比色管中；另取0 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL 和3.00 mL铝标准使用液于25 mL比色管中，用纯水加至10.0 mL。在水样及标准系列样中加入3.5 mL除干扰混和溶液、5.0 mL缓冲液、1.0 mL氯代十六烷基吡啶溶液和1.0 mL水杨基荧光酮溶液，再加纯水至25 mL，充分混匀。

静置30 min后，于560 nm处用1.0 mL比色皿测定其吸光度，以试剂空白为对照，绘制标准曲线并从标准曲线上查得水样中铝的质量。

2.2.3计算

水样中铝的质量浓度ρ（Al）=m/v

式中：ρ（Al）-水样中铝的质量浓度，mg/L；m-由标准曲线查得铝的质量，μg；v-水样体积，mL。

3　　结果与讨论

3.1显色溶液性质和特点

试验中的显色步骤是本试验的关键控制点，因此显色溶液的性质和特点对整个试验非常重要。

水杨基荧光酮属于三羟基荧光酮类试剂，不易溶于水，易溶于酸化的醇类溶剂，且易与钴、锑、锌、铜、锰等金属离子形成有色络合物［4-10］。所以配制时先加入乙醇，再加入盐酸确保酸性条件，最后再加纯水溶解。增大溶解度有利于提高方法的灵敏度。

氯代十六烷基吡啶属于表面活性剂，由于储藏温度低很可能导致有固形物析出，因此使用前应提前升至室温，必要时可浸入温水中加速溶解。表面活性剂的使用，有效避免了水杨基荧光酮不易溶于水的性质。

3.2玻璃器皿的使用注意事项

试验中出现过本底值过高的现象，此现象跟试验所使用的比色管、移液管、烧杯和量筒有关，测定铝所用的玻璃器皿需要与其他检测项目分开，专项专用。比色管使用前必须经过10%稀硝酸浸泡过夜，然后用水充分冲洗，沥干备用。

3.3避免抗干扰液失效

试验中曾出现本底值超高的现象，最低浓度（0.2 μg）的吸光值是平时正常值的两倍，影响试验结果。经过排查问题和分析原因发现，抗干扰溶液中二氮杂菲溶液颜色在使用2-3个月后变成浅粉色并伴有固体物质析出。虽然该溶液保存在4℃的冰箱中，但保存效果不佳，建议现用现配。抗干扰溶液在试验中起着关键作用，例如二氮杂菲可以避免二价铁离子的干扰，EGTA可以避免二价钙、镁离子的干扰等等。试验时必须注意观察各种溶液颜色及状态，以保证试验结果准确、可靠。

3.4显色时间的影响

反应完成后，在同一温度（20℃）不同时间（15、20、25、30、35、40、50、60 min）测定0.2 μg和2.0 μg标准溶液的吸光度，结果见图1。

图1　　不同显色时间的 0.2 μg和 2.0 μg标准溶液的吸光度

以吸光值不变的纯水做对照，结果显示较低添加量的显色时间对吸光值基本没有影响；较高添加量的吸光值在15-20 min有明显升高，20-25 min有小幅下降，25-30 min略有小幅上升，30-60 min基本稳定。因此，本试验选用反应在30 min后测定，1 h之内完成。

3.5方法灵敏度

对上述标准系列进行测定 （相当于质量浓度范围0.008-0.12 mg/L），以吸光值为纵座标，浓度为横坐标，回归方程为Y=0.2324X-0.0009，相关系数0.9998。方法最低检测质量为0.2 μg，最低检测质量浓度为0.008 mg/L。

3.6方法的回收率和精密度

在水样中分别添加0.008、0.02、0.08 mg/L的标准工作液，混合后静置，使标准溶液与被测样品充分吸收，然后按照上述方法测定，每个添加水平测定6次，计算加标回收率和相对标准偏差。

表1　　样品的回收率和精密度的测定结果及相对标准偏差（n=6）

4　结论

本项目对水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法测定水中铝进行了优化，优化后的方法试剂用量少，简便、快速、准确、灵敏，且免去了较为繁琐的步骤和颜色识别，大大节省了检测时间和检测成本，结果令人满意，适合生活饮用水中铝的测定。

［1］张晋洁.铬天青S分光光度法对生活饮用水中铝的测定［J］.质检园地，2010，16（3）：27-28.

［2］袁东，李逵鹏.水环境介质中铝的检测方法及研究进展［J］.内江科技，2009，7（4）：21.

［3］GB/T 5750.6-2006生活饮用水标准检验方法 金属指标［S］.

［4］李志娟，强力新，宋春伟，等.铬天青S分光光度法与水杨基荧光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法测定饮用水中铝的比对试验［J］.华北煤炭医学院学报，2005，7（3）：279-280.

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Optimize Determination of Aluminium Ions in Water by the Salicylfluorone-Chlorinated Hexadecyl Pyridine Spectrophotometry

GAO Yangyang1，GUO Aihua1，CHENG Jia2，ZHAO Shanzhen2
（1.Xicheng District Center for Disease Control and Prevention，Beijing，100120；2.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

To optimized the determination of aluminium ions in water by the salicyl fluorone-chlorinated hexadecyl pyridine spectrophotometry，find the key control points and analyze their main effect about this experiment，and solved the problems during the experiment，the red ternary complex is quantitated by 560 nm colorimetric method，which is presented by the aluminum ions in drinking water and salicyl fluorone and cationic surfactant chlorinated hexadecyl pyridine in the pH range of 5.2-6.8.The results display that the calibration curve showes a good linearity in the range of 0.008-0.12 mg/L，and the correlation coefficients（r）is 0.9998.The method of minimum detection quantification is 0.2 μg.At the spiked levels of 0.008，0.02 and 0.08 mg/L，the recoveries are ranged from 80.5%to 97.2%，and the relative standard deviations（RSD，n=6）ranged from 2.5%to 2.9%.The optimized method is simple，rapid，accurate，sensitive and suitable for the determination of aluminium ions in drinking water.

Spectrophotometry；Water；Aluminum；Optimize

O657.32

E-mail：gaoyangyang@bjxccdc.cn

上海市技术性贸易措施应对专项 （15TBT005）

2016-01-07