离子色谱法同时测定中小学直饮水中氯酸盐和硝酸盐氮
2021-05-25王艳
王艳
（北京市东城区疾病预防控制中心理化检验科，北京，100050）
1 前言
直饮水是指运用现代高科技生化、 物化处理技术，对市政集中式供水或对其他源水进行深度处理，去除水中有机物、细菌、病毒等有害物质，保留对人体有益的微量元素和矿物质， 同时采用优质管材另设一套独立循环装置， 将净化后的优质水送入用户家中，以确保水质卫生，可供人们直接饮用的水[1]。目前， 北京市东城区绝大部分学校已为学生提供直饮水， 饮水卫生直接关系到学校传染病防治工作及学生的健康与安全[2]。
二氧化氯消毒剂是国际上公认的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。 二氧化氯作为水消毒剂会产生氯酸盐残留，氯酸盐具有较强的氧化性，易导致饮用水中对人体有用的矿物质流失， 饮用后会对人体内环境造成影响。 《饮用净水水质标准》（CJ 94-2005）规定氯酸盐含量≤0.7 mg/L[3]。
水中的硝酸盐在胃和肠道中可还原为亚硝酸盐。摄取过量的硝酸盐可导致人体活动迟钝、工作能力减退、头晕、昏迷，一次用量过大甚至可以导致死亡。亚硝酸盐能够抑制细胞的呼吸作用，使血液中乳酸、胆固醇、白血球的数量增多，蛋白质的数量减少；在同血红蛋白相互作用下， 亚硝酸盐形成化合物——红铁血红蛋白，这种化合物能堵塞氧气输送，使人觉得呼吸困难。 《饮用净水水质标准》（CJ94-2005）规定硝酸盐氮（以 N 计）含量≤10 mg/L[3]。硝酸盐在生活饮用水检测中以硝酸盐氮作为检测指标，故本实验以硝酸盐氮的检测作为重点。
由于氯酸盐和硝酸盐氮在水中含量的差距较大，由于所需淋洗液浓度不同，所以现阶段通常的方法是分开检测，建立2 个标准系列曲线，通过1 次测定水质样本后分别加载2 个标准系列曲线来测定样本，造成检测效率较低。本实验采用离子色谱梯度洗脱来实现，同时检测这两种组分，以达到提高检测效率的目的。
2 材料与方法
2.1 仪器
ICS-2000 型离子色谱仪（美国赛默飞世尔科技有限公司）； 检测器：Dionex 电导检测器； 色谱柱：DIONEX IonPac®AS19 4mm×250mm 带 DIONEX IonPac®AG19 保护柱；抑制器：ASRS-ULTRII，4 mm阴离子抑制器；淋洗液：DIONEX EG50 自动淋洗液发生器OH-型。
2.2 试剂
水中氯酸盐标准物质 （SB05-223-2008，2017-8-25）
水中硝酸盐氮标准物质（BW3058，16042）
2.3 仪器条件
淋洗液流速0.9 mL/min
抑制器电流80 mA
进样体积200 μL
2.4 配制标准曲线溶液
氯酸盐标准系列：0.05、0.10、0.25、0.50、0.75 mg/L。
硝酸盐氮标准系列：1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 mg/L。
2.5 样品采集
水样采集与检验参照 《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750-2006）[4]执行。 随机抽取辖区内 10所学校，每所学校随机抽取1 台直饮水设备，采集直饮水机出口水进行分析。
3 结果
3.1 经过优化条件，选取最佳梯度淋洗条件，见表1。在此条件下得到了较好的分离度，见图1。
表1 淋洗液梯度淋洗参考程序
图1 标准谱图
3.2 重复测量标准溶液（测定次数n=6），按照《离子色谱仪检定规程》[5]， 计算出氯酸盐的检出限为0.0018 mg/L，硝酸盐氮的检出限为0.0015 mg/L。
3.3 标准系列重复测定6 次， 线性相关系数范围0.9990-0.9996，标准曲线见图2。
图2 氯酸盐、硝酸盐氮标准曲线
3.4 水样经0.22 μm 水系微孔滤膜过滤后，直接进样分析。 在当前条件下，获得较好的分离度，不受其它组分干扰。 样品谱图见图3。
图3 直饮水样品谱图
3.5 对10 件样品每件重复测定6 次，计算精密度， 均符合检测要求，结果见表2。
表2 直饮水中氯酸盐、硝酸盐氮精密度实验结果
3.6 对样品进行加标回收实验， 加入标准氯酸盐0.050 mg/L，硝酸盐氮1.00 mg/L，回收率结果符合检测要求，结果见表3。
表3 直饮水中氯酸盐、硝酸盐氮回收率实验结果
4 讨论
（1）实验用水必须为经0.2 μM 滤膜过滤的高纯水，电导值＜1.0 μS/cm。 淋洗液要经过脱气处理，脱气时间为5 min， 防止气泡进入柱子造成基线不稳，影响数据分析的准确性。
（2）由于饮用水中氯酸盐含量低，所以仪器开机后必须走淋洗液30 min 以上，并使基线噪声保持在0.000 2 μS 以内。 为了保持柱效， 每次进样分析之后，应用80 mM 的淋洗液洗柱子30 min，再用标准淋洗浓度平衡。
（3）虽然亚硝酸盐在硝酸盐氮附近出峰，但由于生活饮用水中含量极低， 优化检测条件后离子间分离度较好，故未对硝酸盐氮的检测造成影响。
（4）如果水样中硝酸盐氮含量较大，可稀释后单独测定。
（5）样品若为热水，待冷却后测定，以免影响检测结果。
5 结论
经上述实验证明离子色谱法同时测定中小学直饮水中氯酸盐和硝酸盐氮方法的检出限、精密度、准确度均符合要求，且同时测定有利于提高检测效率，可以用于学校直饮水检测工作。
