水质总氰化物含量检测工作中分光光度法的应用

摘 要：在工业污水中，氰化物占比非常高，如果不采取积极的措施予以处理或者是处理方式不当，就会给环境造成不同程度的污染，甚至还会危害人体健康。因此，要积极对水质中的总氰化物进行检测。在工业领域中，经常使用不确定度来衡量检测结果的准确性，其在环境监测领域的使用频率非常高。当研究工作时，须根据相关的评定标准，对水质总氰化物含量不确定度进行分析工作，对合成不确定度和分量进行计算，当置信概率达到96%以上时，对其进行扩展研究工作，测定不确定度使用的主要方法为分光光度法，显著提高了水质总氰化物含量检测工作的检测效率。

关键词：分光光度法；总氰化物；不确定度

中图分类号：X 52" " 文献标志码：A

总氰化物是指在 pH 小于 2 的介质里，同时存在EDTA 和磷酸，经过加热蒸馏后，氰化氢形成氰化物，但硫氰化物和钴氧络合物不在其中。在向地表排放工业废水后，氰化物会流入河流中，并以络合氰化物、HCN 等形式存在，给动、植物和人类的安全造成严重影响。当检测企业外排污水是否达标时，氰化物是关键性的检测因子，同时也是地表水常规监测的主要内容。测定总氰化物测的方式有很多，其中，异烟酸巴比妥酸流动注射法和异烟酸 - 巴比妥酸分光光度法是使用频率最高的分析法。流动注射在线蒸馏法与异烟酸巴比妥酸流动注射法的原理非常相似，因此，用这两种方法能更准确地测定水体中的总氰化物含量[1-3]。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

试验使用的主要仪器有SG8型pH计、可调电炉、分光光度计、石英比色皿、具塞比色管、全玻璃蒸馏器、AA3流动注射分析仪和万分之一电子天平等。使用的主要试剂有异烟酸、一水柠檬酸、聚氧乙烯月桂醚、邻苯二甲酸氢钾、巴比妥酸和氯铵T、氢氧化钠、超纯水等。

1.2 测定方法及原理

当进行测定工作时，使用的主要测定方法为异烟酸-吡唑啉酮分光光度法。在中性条件下，水样中的氰化物会与氯胺T发生反应，生成氯化氢，在异烟酸作用下，氯化氢水解后快速生成戊烯二醛，吡唑啉酮与戊烯二醛缩合生成蓝色染料，当达到一定浓度后，氰化物质量浓度与蓝色染料的色度呈现正比例关系。

1.3 样品制备

将200mL的水样放置于蒸馏瓶中，将10mL的EDTA二钠加入其中，并立即加入10mL磷酸，盖好瓶盖。将10mL浓度为10g/L的氢氧化钠溶液放入100mL容量瓶中，使用该容量瓶来接收馏出液，并以3mL/min的速度加热蒸馏馏出液。当容量瓶内的试样体积达到约100mL时，蒸馏工作停止，使用清水对馏出液导管进行清洗，加水稀释到标准线位置处。

1.4 试验过程

在25mL容量瓶中放入10mL馏出液，加入5mL磷酸盐缓冲液后，均匀混合，立即加入0.2mL氯胺T溶液，将瓶盖及时盖好，均匀混合后放置5min，随后加入5mL异烟酸-吡唑啉酮溶液并均匀混合，将容量瓶放置在30℃水浴装置中，停留时间为40min，对比参照物为试剂空白，在638nm波长处完成吸光度的检测工作。

1.5 配制氰化物标准液

使用2.00mL单标线大肚移液管吸取浓度为50mg/L的水中氰标准溶液，使用1%NaOH溶液定容至标线位置处，最终获得氰化物标准使用液，其浓度为1.00mg/L。

2 结果与讨论

2.1 分析异烟酸-巴比妥酸分光光度法试验结果

2.1.1 创建标准曲线

选取8个25mL的容量瓶，依次将浓度为1mg/L的氰化物标准使用液加入瓶中，剂量分别为5.00mL、4.00mL、3.00mL、2.00mL、1.00mL、0.50mL、0.20mL和0.00mL，使用1%NaOH定容至标线位置处，与之相对应的氰化物质量分别为5.00μg、4.00μg、3.00μg、2.00μg、1.00μg、0.50μg、0.20μg和0.00μg。1.00mL、0.50mL和0.20mL用1mL的分度吸量管；2.00mL用2mL的分度吸量管；5.00mL、4.00mL和3.00mL用5mL的分度吸量管。使用的玻璃量器标准全部达到A级。完成试验操作后，开始测定吸光度，完成标准曲线绘制工作，具体结果见表1。

设置吸光度为y，氰化物质量为x（μg），使用最小二乘法可以获得线性回归方程，如公式（1）所示。

y=0.1237x+0.0072 " "（1）

2.1.2 标准样品测定

当测定分析3个有证标准样品时，根据标准曲线回归方程的测定结果见表2。综合分析表内数据信息，3个有证标准样品的相对标准偏差（RSD）分别为4.9%、4.3%和3.5%，回收率分别为91.5%、97.9%、104.4%，能够达到质量控制标准的要求。

2.2 分析流动注射在线蒸馏法试验结果

2.2.1 原理

在酸性条件下，紫外消化分解后，样品会产生HCN，经过125℃在线蒸馏处理后，释放出来的氰化物与氯铵T发生反应，会生成氯化氢，与巴比妥酸、异烟酸发生反应后，会生成红色络合物。

2.2.2 绘制标准曲线

结合作业指导书中的标准曲线的绘制条件，对总氰化物质量浓度进行全面分析，纵坐标设置为测定信号值（峰高），横坐标设置为对应的总氰化物浓度（mg·L-1），完成总氰化物标准曲线的绘制工作，具体情况如图1所示。

2.2.3 测定标准样品

当测定分析3个有证标准样品时，结合标准曲线信息，完成相关工作。具体情况见表3。3个有证标准样品的相对标准偏差（RSD）的具体数值为3.3%、3.5%和3.9%，回收率值分别为92.1%、98.2%和91.7%，能够满足相关的质量控制标准要求。

2.3 分析实际样品试验

使用上述的方法来对比企业不同污水排放口排放的废水与地表水水质中总氰化物的含量，其具体情况见表4。经过仔细分析后发现，两种测定结果的差异不明显，地表水的加标回收率能够达到106%，废水的加标回收率能够达到102%，能够满足相关的标准。

3 不确定度的来源及分析

3.1 标准溶液配制引入的相对不确定度urel（1）

3.1.1 水中氰标准溶液引入的不确定度urel（c0）

翻阅试验使用的水中氰标准溶液标准物质证书，其相对不确定度能够达到1%，即k=2，与正态分布相吻合，如公式（2）所示。

（2）

3.1.2 玻璃量器引入的不确定度u（v）

在试验过程中，使用的玻璃量器主要有吸量管、移液管和容量瓶等，重复读数引入的不确定度、实际使用与校正时产生的温度差和量器校正时产生的误差共同构成了玻璃量器的不确定度。经过翻阅大量资料获得：在试验操作的过程中，玻璃量器校准时的温度与实际操作温度差约为4℃，玻璃量器的膨胀系数要小于水的膨胀系数。

以2mL单标线大肚移液管为例。引入不确定度时的具体情况如下。

当移液管体积校准时，须重点关注容器容量的误差，误差要保持在0.010mL以内，并达到均匀分布的各项标准，其标准不确定度的具体情况为0.010/=0.0058mL。

在试验的过程中，移液管中的溶液温度和校正时的温度会存在偏差，温差值约为4 ℃，充分了解水的膨胀系数，达到均匀分布的各项标准，其标准不确定度的具体情况为（4×2×2.1×10-4）/。

在重复读数的情况下，引入的不确定度为0.002 mL，合成上述情况获得的不确定度值，其计算过程如公式（3）所示。

（3）

对配制标准溶液引入的相对不确定度来说，主要包括100mL容量瓶引入的不确定度UV6、2mL单标线大肚移液管引入的不确定度UV1和水中氰标准溶液引入的不确定度urel（c0）3个部分，合成这3个方面的内容后，获得不确定度值，计算过程如公式（4）所示。

（4）

3.2 创建和拟合标准曲线引入的相对不确定度urel（2）

3.2.1 创建标准曲线引入的不确定度

对标准点1.00μg、0.50 g和0.20 g配制引入的不确定度来说，主要包括两个部分，分别是1mL分度吸量管引入的不确定度UV2和25mL容量瓶引入的不确定度UV5。将数据代入后，合成获得的不确定度如公式（5）所示。

（5）

对标准点2.00μg配制引入的不确定度来说，主要包括2mL分度吸量管引入的不确定度UV3和25mL容量瓶引入的不确定度UV5 两个部分，将数据代入后，合成获得的不确定度如公式（6）所示。

（6）

对标准点5.00μg、4.00μg和3.00μg配制引入的不确定度来说，主要包括5mL分度吸量管引入的不确定度UV4和25mL容量瓶引入的不确定度UV5" 两个部分，将数据代入后，合成获得的不确定度如公式（7）所示。

（7）

因此，创建标准曲线时，需要引入的不确定度具体情况如公式（8）所示。

（8）

3.2.2 拟合标准曲线引入的不确定度urel（y）

将线性回归方程的截距和斜率带入贝塞尔公式中，准确获取试验的剩余标准差，如公式（9）所示。

（9）

拟合标准曲线后，不确定度的计算过程如公式（10）所示。

（10）

式中：设置n为标准溶液的测试次数，即n=24；当进行实际测量工作时，设置p为测试样品的次数，即p=6；设置为各曲线标准点的平均值，即=1.962μg；当测定水样中的总氰化物含量时，其平均值设置为，即=1.093μg；对工作曲线的斜率来说，需要将其设置为b，即b=0.1237。当合成标准曲线创建和拟合的不确定度时，需要将其合成为urel（y），使用公式（11）。

（11）

3.2.3 紫外可见分光光度计引入的相对不确定度urel（4）

在试验过程中，对使用的紫外可见分光光度计的检定证书进行仔细查验，得出的标准不确定度为0.6%，。紫外可见分光光度计引入的相对不确定度如公式（12）所示。

（12）

3.2.4 分析各相对不确定度分量的影响

结合上述各相对不确定度分量，有效绘制直方图，具体情况如下。

当创建和拟合标准曲线时，相对不确定度所做出的贡献最大，平时试验操作时，要对其重点关注。在试验过程中，使用仪器引入相对不确定度的贡献率比较低。各相对不确定度分量直方图如图2所示。

3.2.5 合成标准不确定度

各相对不确定度分量合成如公式（13）所示。

（13）

合成标准不确定度如公式（14）所示。

uc=ucerl×ρ=2.73×10-2×0.0546mg/L=1.49×10-3mg/L" " " （14）

3.2.6扩展不确定度

当因子k=2，置信概率与95%比较接近时，扩展不确定度如公式（15）所示。

U=uc×2=1.49×10-3×2=2.98×10-3mg/L （15）

4 结论

当对实际样品和有证标准样品进行检测时，在使用流动注射在线蒸馏法和异烟酸-巴比妥酸分光光度法得出的最终测定结论中，总氰化物的结果差异性比较小，测定的加标回收率也能够与相关的标准一致。当使用异烟酸-巴比妥酸分光光度法进行测定活动时，要想高效清除干扰物质，其难度系数比较大，水样手工蒸馏操作起来比较麻烦，还会消耗掉大量的人力、物力和财力成本。使用流动注射在线蒸馏法后，能够及时消除290nm的紫外光，硫氰根不会全部转换成为氰根，该方法的优势为精密度和准确性比较高、操作非常简单等，将操作人员受损伤的程度控制到最低。当对水样中的总氰化物浓度进行检测时，最终得出的结论为置信概率与95%比较接近，即k=2。创建和拟合的标准曲线引入的不确定度是该试验检测结论中不确定度的核心内容。

参考文献

[1]潘河，王亚平，代阿芳，等.异烟酸-吡唑啉酮分光光度法测定地下水中氰化物的不确定度评定[J].岩矿测试，2010（4）：23-25.

[2]袁东晖，王俊民，张亮.水中总氰化物含量测量不确定度的评定[J].环境科学与管理，2009（10）：39-40.

[3]杨敏，黄丽，刘志标，等.连续流动分析法测定水质中总氰化物的方法研究[J].中国卫生检验杂志，2007（10）：25-26.