喀什地区地表水体总磷测定质量影响因素及优化检测分析

2021-05-13帕提古力阿不都米吉提

地下水 2021年2期

帕提古力·阿不都米吉提

(新疆喀什水文勘测局，新疆喀什 844000)

磷几乎在地表水中以不同形式的磷酸盐存在，是地表水质影响的重要指标之一[1]。地表水体中过剩的磷元素将使得水体产生富营养化，使得河流水体过渡繁殖藻类，对水质产生较大程度的影响[2]。因此地表水质重要的监测指标即为总磷，常被用于分析地表水富营养化发生的程度[3]。喀什地区目前对于总磷的检测主要采用流动注射[4]和消解-分光光度[5]两种标准方法.。两种方法的测定原理均通过消解各类磷元素使其转化成正磷酸盐，滴入钼酸使得正磷酸盐产生化学反应转换成磷钼酸杂多酸，并通过酸性介质将磷钼酸杂多酸转化成稳定性较高的蓝色络合物，其含量主要通过朗伯比尔定律进行测定[5]。地表水总磷的检测由于受到外界干扰影响程度较大，因此其相比于地表水质其他指标测定的难度及偏差均较大[6]。水样采集和保存方式、样品预处理方式、消解试剂以及试验器材的选择、消解过程以及水体浑浊度均会对总磷检测产生不同程度的影响[7-10]。为提高喀什地区地表水体总磷检测的准确度，本文从实际检测工作经验出发，对当期喀什地区采用的常规总磷检测方法进行优化，并提出影响因素的质量控制措施，从而指导喀什地区地表水中总磷检测的实际工作。

1 影响因素探讨

通过对日常总磷检测的工作发现，在进行总磷检测时水样采集和保存方式、品预处理方式、消解试剂以及试验器材的选择、消解过程以及水体浑浊度均会对总磷检测产生不同程度的影响，本文对这几类影响因素进行探讨，并提出控制措施，各类影响总结为以下5项：

水样采集和保存方式影响：地表水中的磷类物质较易被胶体或者砂石吸附在其表面，

检测影响度较高，因此对水样采集及后续测定均有明显影响，在实际总磷检测过程中，水样的采集和保存由于操作差异度对总磷检测结果影响程度较大，这也是总磷检测准确度相比于其他指标较低的原因所在，因此在水样采集和保存的过程中需要严格和统一各个环节，制定标准的水样采集和保存工作流程，从而降低操作方式的差异带来的总磷检测误差。

水样消解处理方式影响：总磷检测水样消解常用的处理方式为高压消解、电热以及煮沸消解等，总体可归类为高压和在线消解两种方式，但高压消解方式存在一定的危险度，而在线消解一般需要较为昂贵的价格，当前急需对总磷检测水样消解方式进行优化，通过节约水样消解的时间和消耗的试剂，确保总磷检测的安全。

因此磷类物质在地表水中一直处于吸附～解析的状态，分光光度方法对地表水胶体或者

地表水浑浊度以及色度的影响：总磷检测的分光光度方法决定了水体浑浊度以及色度对其检测准确度有所干扰，由于大量泥沙在伴随着水体进行流动和沉淀，因此要保证地表水体总磷检测的质量需要对水体中的色度以及浑浊度进行去除。通过长期的工作实际经验，在水体中色度和浑浊度较为便捷的方式为滤膜法以及离心法，这种方法可在大部分情况下对水体中的色度和浊度进行有效去除，可保证检测质量病提高检测的时效性。

显色示条件的影响：对地表水总磷检测的关键步骤之一是还原显色过程，酸度以及温度是显色还原较为敏感的两个因子，因此在具体检测过程中需要选择稳定且较快速的反应条件，才能保证水样总磷检测的质量。

其他因素影响：检测中选用的玻璃器皿以及比色皿由于较强吸附力磷钼蓝络合物影响，使得总磷检测的影响容易受到干扰，此外由于检测采用的玻璃器皿显色时由于含有少量的硼硅酸盐，是得其会产生硅钼蓝，容易使得磷检测出现偏差，因此在进行地表水总磷检测前需要对关键耗材以及操作步骤进行严格管理，确保检测质量准确度。

2 检测方法优化分析

在实际地表水总磷检测过程中，检测步骤一致性、差异控制性以及可比性时确保总磷检测结果准确度的重要保证，通过多年总磷检测试验，在现有标准总磷检测方法的基础上，对其检测方法进行优化，并对优化检测方法进行验证。

2.1 试验仪器和主要试剂

采用紫外分光光度方法对地表水总磷进行标准检测，总磷检测所需仪器和主要试剂的配比情况见表1。

表1 紫外分光光度方法下总磷检测需要的试验仪器和主要试剂列表

2.2 优化检测方法

通过对地表水总磷工作实际经验，对总磷检测的方法进行优化，并对水样采集到检测的步骤进行严格控制，优化检测主要分为以下两个步骤：

水样采用有机玻璃器皿进行采集后在塑料大桶中进行30分钟的自然沉降后，对上层液体采用虹吸方法进行抽取，采用硫酸溶液调节抽取水样的pH值低于或等于2.0，在10℃恒温桶对水样进行保存并运回到检测室进行总磷测定。若水样进行沉降后依然有所浑浊，则将水样放入到5 000r/min的玻璃离心管中进行15分钟离心预处理，取出后进行冷却放置。

在不调整PH值得基础上加入过硫酸钾溶液对水样进行混匀消解，采用160℃的微波方法或者高压方法对水样进行消解后加入显色剂进行15分钟的培养，在10分钟内采用紫外分光光度方法对地表水总氮进行检测。

优化方法相比于常规标准检测方法对时间和温度进行了逐步和严格控制，并结合离心和微波方法对水样进行消解有效去除了干扰因素，提高了地表水体中总磷检测的时效性和准确度。

2.3 优化验证分析

分别采用本文提出的优化检测方法和常规标准方法对喀什地区地表水样中总磷进行检测，具体总磷检测结果如表2所示。为对优化检测方法的检出限进行分析，采用优化检测方法对较低浓度水样进行6次重复检测，对各重复检测的精密度进行了测定，结果见表3。

表2 优化检测和常规标准检测的测定结果对比

表3 总磷优化检测的精密度分析结果

按照国家水质检测的标准要求，采用紫外分光光度方法进行地表水总磷检测的标准偏差总体控制在1.6%～3.7%之间，从表2中不同方法水样检测数据可看出，对于自然条件下的水样而言，优化检测方法和常规标准检测方法均可满足国家水质检测的相对标准偏差RSD的要求。随着水样干扰因素复杂程度的增加，常规标准方法检测的相对标准偏差将有所增加，而本文提出的优化检测分析方法可以满足总磷检测的精密度要求。为对优化检测方法的检出限制进行确认，本文选用浓度较低为0.01 mg/L的水样进行了6次重复测定试验，试验结果如表3所示，按照总磷检测的标准曲线要求，优化检测分析的总磷检出限可达到0.008 mg/L，可实现低浓度水样总磷的检测。此外本文还对平行样本进行了质控分析，通过5组平行样本的总磷检测浓度在0.175～0.192 mg/L之间，均到达国家标准要求的最大允许范围内，优化检测方法的准确度和精密度可满足检测实际要求。通过对优化检测方法进行了随机样本的T检验，检验结果表明优化检测方法和常规标准检测方法在检测效果上有所差异，这主要是因为优化检测方法相比于常规检测方法，通过微波和离心消解方法显著消除了水体中总磷测定的相关干扰因素，提高了其检测总磷检测的质量。