长泰区地表水、地下水、饮用水源地水中的F-、CL-、NO3-、SO42-的离子色谱法检测及其分布情况

钟少芬

（漳州市长泰环境监测站，福建 漳州 363900）

水质参数检测项目有很多，相较于COD、氨氮、总磷这些常规项目来说，基层监测机构对水中氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐的关注度较低，氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐含量水平也是判定水质是否符合相应水质要求的指标，对人体有一定的影响。高水平的氟离子主要影响骨骼系统，可能会导致骨骼和牙齿的氟中毒，进入人体后使得钙过量地在血管上沉积造成血管钙；氯化物少量无毒，但一旦超过标准就会影响水的口感且对胃液分泌有影响；过高的硝酸盐除了会引起水体富营养化还会干扰人体红细胞的输氧功能造成高铁血红蛋白症；超标的硫酸盐则会引起腹泻、脱水及胃肠道紊乱，因此准确定量水中的无机阴离子的含量非常重要。通过系统监测和统计，能够对本辖区内水中氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐的分布有一个大致的了解，同时，根据检测结果分析主要污染情况，为环境管理工作提供些许依据。目前已经有了许多分析方法来测定水中的无机阴离子，例如光度法、电极法、滴定法以及离子色谱法（IC）等。在这些技术中，离子色谱法由于可以多种离子同时检测，工作周期短、分析速度快、灵敏度高、重现性好等特点，成为了环境监测中测定水中多种无机阴离子的首选方法[1-2]。

1 色谱分析工作条件

任何一台仪器，在正式使用或在之后的使用过程中，都需要确定一个最佳的工作条件，以确保得到的检测结果最准确。离子色谱法定量分析水中F-、CL-、NO3-、SO42-等4种无阴离子的主要影响因素是淋洗液以及样品前处理。淋洗液类型的选择、组分比例、浓度、流速等都会对检测结果产生影响，淋洗液浓度越高保留时间越短、灵敏度越高，但若淋洗液浓度过低，也会导致线性相关性较差；淋洗液的流速主要影响到保留时间，特别是对采用标准曲线法进行定量的影响最大[3-9]；样品的规范前处理主要目的是使待测样品以最小的干扰得到最可靠的定量结果，测定水中F-、CL-、NO3-、SO42-等4种无机阴离子，不需要加固定剂，若加固定剂如H2SO4不仅会影响样品的pH值进而影响出峰时间，还会使SO42-的检测结果偏大。

2 试验材料与方法

2.1 仪器与试剂

仪器：PIC-10型离子色谱仪（青岛普仁仪器有限公司）；青岛普仁NJ-SA-4A色谱柱（250 mm×4.6 mm）；五极电导检测器；阴离子抑制器；HW-2000分析系统；PZJ-1型自动进样器；Millipore超纯水一体机。

试剂：无水碳酸钠（优级纯）、碳酸氢钠（优级纯）、溶液的配置均使用超纯水（18.2 MΩ.cm@25 ℃）。

2.2 标准曲线

取1000 mg/L的阴离子贮备溶液（市售）配制成含有F-40 mg/L、Cl-80 mg/L、NO3-120 mg/L、SO42-160 mg/L的混合标准使用液。从混合标准使用液中分别取1 mL、2 mL、5 mL、7 mL、10 mL溶液各加到100 mL的容量瓶中，加超纯水定容配制成混合标准曲线系列，以样品浓度为X轴，以峰面积为Y轴，选择对数模式绘制工作曲线，选择对数模式的好处在于，当待测组分浓度超过标准曲线的范围时，无需减少取样量或者稀释样品，各离子的线性关系见图1，标准曲线的相关系数均≥0.995，符合要求。

图1 F-、CL-、NO3-、SO42- 线性关系图

2.3 曲线校准与准确度控制

取氟、氯、硝酸根和硫酸根离子的标准溶液（环境保护部标准样品研究所GSB07-1381-2001，批号204726）2.5 ml至250 ml容量瓶中，超纯水稀释定容用于标准曲线校准（有证标准样品测定）。取水质氟、氯、硫酸根与硝酸根混合（生态环境部标准样品研究所GSB07-1381-2001批号204728）2 ml至250 ml容量瓶中，超纯水定容用于进行空白加标回收，加标平行测定2次，结果见表1，质控色谱图见图2。

图2 有证标准样品色谱图

表1 曲线校准与准确度控制结果

3 样品采集与结果

3.1 样品采集与测定

本研究选取长泰区3个饮用水源，2个地下水监测点，龙津溪流域5个断面，沿流域选取断面周边5个生活污水处理设施出水以及流域下游工业废水排放量最大的两家污水处理厂，两家造纸厂共19个点位进行采样检测，水样按照HJ494、HJ/T91和HJ/T164的相关规定进行采集，实验采用Na2CO3/NaHCO3淋洗液（称取0.2 g Na2CO3，0.15 g NaHCO3，溶解到1000 ml的超纯水中），泵流速：1.3 ml/min，分析时间15 min，样品经0.45 μm微孔滤膜过滤后测定，测定结果见表2。

表2 长泰区饮用水源、地下水、地表水中无机阴离子浓度值/mg·L-1

3.2 水体中F -、CL-、NO3-、SO42-来源分析

低浓度的氟化物通常存在于饮用水中，若出现较高的浓度则通常与地下水源有关。地表水和地下水中的氯化物主要来源于自然和人为两个因素，人类生活、畜禽等产生的尿液、粪便以及生产过程产生的含氯废水的排放均会导致氯化物浓度升高；硝酸盐主要来源于生活污水，其次是氨氮的排放；硫酸盐存在的原因一是工业废水的排放，二是岩石土壤中矿物组分的风化和溶淋。

3.3 结果

通过分析长泰区地表水氟化物含量均≤1.0 mg/L，属于较低浓度水平，饮用水、地下水、地表水中氟化物含量相差不多，说明长泰区域为低氟地区，污水处理厂出水中氟化物含量较高，是洛滨氟化物浓度比橡皮坝高的原因之一；饮用水源中的氯化物含量正常，符合集中式生活地表水源地标准，地下水及龙津溪下游符合要求但含量较高，主要是周边生活污水及工业废水的污染；饮用水源中硝酸盐含量正常，地下水硝酸盐浓度偏高不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用，龙津溪下游硝酸盐浓度偏高，通过调查分析主要受生活污水中尿、粪便，以及工业废水中氨氮的排放有关；饮用水源、地下水中硫酸盐含量正常，龙津溪下游硫酸盐含量稍微高于其他点位，主要受沿岸上游5公里工业废水汇入影响。

4 结语

采用PIC-10 型离子色谱仪检测地表水、地下水、饮用水源水中的F-、CL-、NO3-、SO42-等无机阴离子含量，F-：logY=5.837+1.145 logX，CL-：logY=5.622+1.209 logX，NO3-：logY=5.328+1.115 logX，SO42-：5.44+1.151 logX，相关系数0.999以上，有证标准样品测定值在允许范围内，加标样样品回收率在80%-120%之间，该方法精密度好、准确度高。整体来说，长泰区地表水、地下水、饮用水源水中的氟化物浓度较低，长泰区域为低氟地区；氯化物浓度均符合要求，饮用水源及地表水上游浓度较低，地下水及地表水下游受到生活污水及工业废水影响，浓度略微升高；地下水及地表水下游中的硝酸盐受生活污水及工业废水中的氨氮影响，不宜饮用，可根据使用目的选用；饮用水、地下水、地表水中硫酸盐含量均符合要求，其中地表水下游浓度较上游高，主要周边工业废水的影响。