水中铅的快速光度测定方法研究

李光明

(忻州市环境监测站，山西 忻州 034000)

引 言

水是一切生物体所必须的基本物质。然而，由于人类生产、生活产生的各种废弃物进入水体，导致我国环境污染事故频繁发生，有些甚至十分恶劣。水中的有害物质主要有重金属、氟化物、氯化物等，其中重金属污染具有来源广、残毒时间长、蓄积性、易于沿食物链转移富集等特征，已成为当今世界面临的主要水环境问题之一。其中，重金属铅及其化合物可以从消化道及呼吸道进入人体，直接损伤人的甲状腺功能，还可损伤生殖细胞及降低性功能，因此，水中的重金属铅的测定与去除受到了各界人士尤其是环保界相关人员的广泛关注。

目前，水中铅的测定大多是用原子吸收法和原子荧光法等进行测定，但其仪器和操作要求高，成本贵，且不能实现现场快速测定[1]。卟啉类化合物是金属离子的高灵敏度试剂，是一类非常有发展前途的高灵敏度的显色剂。本文以卟啉类化合物二溴羟基苯基卟啉为显色剂，采用便携式分光光度计，为现场快速测量水中的铅提供新的测试手段[2]。

1 实验主要试剂及仪器

1.1 主要试剂

本次实验所用到的主要试剂有铅单元素标准储备液、氢氧化钠、二溴羟基苯基卟啉等，具体浓度及厂家如表1所示。

表1 实验所用试剂

1.2 主要仪器

本次试验所用到的主要仪器有：1) pHs-2型酸度计，上海第二分析仪器厂；2) 铅空心阴极灯，波长为283.3 nm，北京有色金属研究所；3) Milli-Q Gradient纯水机；4) HACH-DR890型便携式分光光度计，二极管发射光源，美国HACH公司；5) AFS-2202E型双道原子荧光光度计，北京海光仪器公司等。

2 快速光度测定法及其实验结果

2.1 实验方法

首先，根据标准步骤配置铅标准使用液、1.6 mol/L NaOH溶液、1.2% 8-羟基喹啉溶液(8-HOx)、6%OP溶液、1.6%亚硫酸钠溶液、铅反应试剂等。其次，取一定量水样于容量瓶中，依次加入铅反应试剂及显色剂。第三，纯水机制一定量的去离子水，并用所制得的水加入容量瓶定容并摇匀，放置5 min，以准备被检测。第四，以试剂空白为参比，用2 cm比色皿，在波长479 nm处测量吸光度。

2.2 实验结果

1) NaOH用量。碱浓度对T(DBHP)P与Pb的显色反应尤为重要。如，碱的浓度可以影响反应的灵敏度和选择性等。本实验分别加入1.6 mol/L NaOH溶液0.1、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 mL，制成含有不同NaOH浓度的试液，进行显色反应，考察NaOH用量对吸光度的影响。结果显示，当1.6 mol/L NaOH溶液加入量在0.25 mL～1.50 mL时，NaOH加入量对吸光度的影响保持恒定，且配合物吸光度值最大。考虑到稳定性及经济性的影响，本实验选择NaOH加入量为1.0 mL。

2) 显色剂用量。本研究进行了显色剂T(DBHP)P加入量实验，以保证选出最合适的显色剂用量，使得显色反应进行完全，又不生成副反应而干扰测定。在铅标准液中分别加入0.016%T(DBHP)P溶液0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 mL，显色后测定其吸光度。结果显示，显色剂加入量在0.8 mL～2.0 mL时，显色剂加入量对吸光度的影响保持恒定，且配合物吸光度值最大。考虑到稳定性、经济性及试剂空白过大的影响，本实验选择T(DBHP)P加入量为1.0 mL。

3) 催化剂用量。室温下，铅与T(DBHP)P的显色反应速度很慢，但采用8-羟基喹啉作催化剂，可使反应在室温下瞬间完成，同时还可大大提高光度法测定铅的选择性。本实验结果显示，当8-HOx(1.2%)用量在0.7 mL以上时，吸光度值最大且基本保持恒定。考虑到稳定性、经济性的影响，本实验选择1.2%8-羟基喹啉溶液加入量为1.0 mL。

4) 增敏剂用量。在铅与T(DBHP)P进行显色反应时，为了提高分析的灵敏度，考察了6%OP溶液加入量对测定吸光度的影响。结果显示，OP对铅与T(DBHP)P的显色反应有较大增敏作用，当加入量在0.6 mL～1.6 mL时，吸光度增大7倍以上，且稳定。考虑到稳定性、及经济性等影响，本实验选择6%OP溶液加入量为1.0 mL。

5) 显色时间。由于不同的显色反应其进行的速度不同，所需要的时间不同，因此需要对显色反应达到稳定的时间进行考察。结果显示，显色5 min分钟后进行测定，吸光度就达到稳定。故本实验选择显色时间为5 min。

6) 共存离子干扰的去除。本实验在显色体系中加入亚硫酸钠，消除钙、镁的干扰。

7) 标准曲线。根据上述得到的快速光度法测定铅的最佳试剂用量，按照实验方法进行光度分析，根据实验数据绘制标准曲线，如图1所示。

图1 方法标准曲线

由图1可知，吸光度与铅的浓度线性相关，相关系数为0.999 4。

8) 方法检出限。按照实验方法，测定并计算方法检出限，得出本实验方法检出限为0.02 μg/mL。

9) 回收率及精密度。为了验证本实验方法是否能满足现场快测定需要，用回收率表示方法准确度，用相对标准偏差衡量方法重现性。结果表明，方法回收率在85%～102%，RSD为6.1%，是现场快速测定铅的有效方法。

3 氢化物发生-原子荧光法及其实验结果

3.1 实验方法

取40 mL样品于50 mL容量瓶中，分别加入1.0 mL盐酸和草酸溶液，2.0 mL铁氰化钾溶液，用超纯水定容，待测。氢化物发生-原子荧光法的最佳实验条件如表2所示。

表2 氢化物发生-原子荧光法实验条件

3.2 实验结果

1) 标准曲线。在最优的仪器条件下测定8个浓度梯度的荧光强度，得到氢化物发生-原子荧光法测定水中的铅的标准曲线，如图2。

图2 氢化物发生-原子荧光法测定水中的铅的标准曲线

由图2可知，铅浓度在4 μg/mL～100 μg/mL时发射的荧光强度与浓度成线性关系，相关系数0.999 1。

2) 方法检出限、回收率及精密度。通过实验，得到本方法的检出限为1.1 μg/L，回收率在91.8%～105.8%，RSD<5%，是现场快速测定铅的有效方法。

4 快速光度测定法与原子荧光法测定铅的比较

4.1 测定值的比较

分别以某工业区水样及模拟水样为测定对象，对比分光光度法和原子荧光法测定铅的值，测定及分析结果如表3所示。结果显示，两种方法测定值F和t均符合标准，没有显著性差异。

表3 样品中铅的测定值比较

4.2 检出限、精密度及回收率的比较

对比分光光度法和原子荧光法测定铅的检出限、精密度及回收率，结果如表4。结果显示，原子荧光法检出限更低，但是结合目前水质污染情况及国家规定标准而言，快速法光度法己完全满足水质现场快速测定的需要。

表4 样品中铅的测定值比较

5 结论

本文主要针对原子吸收法和原子荧光法不能实现现场快速测定的缺点，介绍水中铅的快速光度测定方法。结果显示，快速光度测定方法测定水中Pd标准曲线的线性相关系数较好，检出限为0.001 0 mg/L；RSD<6%，方法精密度良好；加标回收率在85%～102%，准确度佳。与原子荧光法相比，测定值没有显著性差异，检出限满足要求，而且携带方便，适用于环境监测领域的现场快速测定。