宿州地區(qū)水體中F－含量測定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州地區(qū)水體中F－含量測定分析

程 琛，楊 凝，劉佳俊，劉迪迪，付 帥

宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州，234000

為了解宿州地區(qū)水體中氟離子含量是否超標，以地下水、地表水和生活飲用水三類水體為研究對象，使用ICS－900型離子色譜儀測定水樣中氟離子，結(jié)果表明：所采地下水水樣F濃度為0.3094～1.397 mg／L，采煤塌陷地表水水樣F濃度為1.4498～2.639 mg／L，在售的可直接飲用水樣中F含量為0.0064～0.1556 mg／L。其中，地下水和飲用水含氟量均符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準，且可直接飲用水水樣中F濃度較低，而采煤塌陷區(qū)地表水水樣整體含F(xiàn)較高，均超出國家水質(zhì)標準，但符合高氟地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)標準。

離子色譜；地下水；塌陷水域；飲用水

宿州位于淮北平原，地表水屬于淮河水系，流經(jīng)河流有沱河、新汴河、濉河等，水體中氟含量較高，屬于高氟地區(qū)。其淺層或深層地下水中因地層中高氟礦物或高氟基巖的存在，地下水中的含氟量也比較高［1-4］。宿州郊區(qū)分布較多礦區(qū)，因采煤塌陷形成了大面積特殊水體——塌陷水域，這部分水體周邊通常密布村莊和農(nóng)田，與人類生活密切相關(guān)，一旦水體中氟含量超標，將通過地表水滲透、農(nóng)田灌溉、地下水抽用等方式直接危害人體健康。因此對高氟地區(qū)的地下水、地表水以及部分飲用水進行取樣監(jiān)測很有必要。目前，測定水體中F－含量的方法主要有光學分析法［5］、選擇電極法［6-7］、氣相色譜法［8］和離子色譜法［9-10］等，其中離子色譜法因靈敏度高，準確性好，操作簡單易行。

1 材料與方法

1.1 儀器

美國Thermo公司ICS－900型離子色譜儀：AS12A陰離子交換柱（250 mm×4 mm）、C18陰離子保護柱、MMS300型自動循環(huán)再生抑制器、DS5型檢測器、AS40自動進樣器、Chromeleon 7色譜工作站；美國Millipore公司Milli－Q－Direct 8型超純凈水一體機；上海和泰RO DI digital plus反滲透純水系統(tǒng)；合肥金尼克機械制造有限公司JK－100B型超聲清洗機。

1.2 試劑材料

美國Thermo標準溶液（濃度為1000 mg／L），去離子水（電阻率為18.2 MΩ·cm），KOH淋洗液，0.22μm濾膜；抽濾裝置。

1.3 測定方法

儀器預熱20 min，基線時間不少于30 min，定量進樣環(huán)10μL，以電導率表征，以出峰時間定性，在標準曲線基礎(chǔ)上以峰面積定量。

陰離子色譜柱分析條件：自動淋洗液發(fā)生裝置，淋洗液為KOH溶液，測定時淋洗液等度方法濃度為20 mmol／L，梯度方法濃度為10～40 mmol／L；對應(yīng)抑制器電流分別為75 mA和99 m A；淋洗液流速為1.0 mL／min。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線

為選擇更為準確的方法和儀器工作條件，配制4組標準溶液，每組配4個不同濃度梯度溶液，分別在等度淋洗液和梯度淋洗液條件下進行測定，譜圖處理后得到標準曲線相關(guān)性，如表1所示，標準曲線如圖1所示。

由表1和圖1可知，不論等度方法還是梯度方法都能滿足測定要求，同時不論偏小還是偏大，濃度梯度的標準溶液標準曲線均穩(wěn)定，5組標準曲線的線性相關(guān)性很好，相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，保證數(shù)據(jù)準確可靠。

表1 不同淋洗液條件下標準曲線線性關(guān)系

圖1 不同淋洗液條件下的標準曲線

2.2 準確度和精密度

由圖2可知，氟離子出峰保留時間為4.0 min左右，峰形較好，沒有干擾峰出現(xiàn)。出峰時間與淋洗液濃度、色譜柱溫度、泵壓等條件有關(guān)。

對測定的準確度進行分析時，對5組F－標準溶液進行重復測定，得到實際濃度及相對誤差如表2所示，由表2可知相對誤差較低，最小0.05%，最大也不超過3%，準確度較高。其中對c組20.0 mg／L濃度的F－溶液重復測試5次，測量值分別為20.2374、20.1633、20.2314、20.3106、19.9905，5次測量平均值為20.1866，相對標準偏差RSD為0.6%，表明該方法測定精密度高。

圖2 F出現(xiàn)色譜圖

表2 標準溶液回測濃度及誤差

2.3 水樣測定

采集來自宿州城市地下水水樣、宿州城郊礦區(qū)塌陷水域水樣及幾種在售飲用水共15個，經(jīng)0.22 μm水系濾膜過濾后進行儀器測樣，測得F－含量如表3所示。

表3 測試水樣F含量 單位：mg／L

1～5號水樣為城市地下水，6～11號水樣為塌陷塘地表水，12～16號水樣為宿州居民長期直接飲用的水樣，具體采樣情況見表3。根據(jù)我國生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749—2006）中對氟化物限值規(guī)定應(yīng)該小于1.0 mg／L，城市地下水大部分達標，個別水樣存在超標現(xiàn)象，可能與采樣點周邊氟化物溶解滲透作用或者地質(zhì)巖層條件中存在氟化物礦石有關(guān)?？芍苯语嬘玫娘嬘盟畼又?，F(xiàn)－含量都很低，遠遠低于標準限值，該地區(qū)居民可放心使用。該地區(qū)特殊的一類地表水體——采煤塌陷區(qū)，F(xiàn)－嚴重超標，均高于我國地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB2002—3838）中對Ⅴ類水質(zhì)標準限值1.5 mg／L，但滿足高氟地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水氟化物含量要求（≤3.0 mg／L）。

3 結(jié)束語

應(yīng)用美國Thermo公司ICS－900型離子色譜儀，采用抑制電導法測試水樣中氟離子，選擇相同濃度的淋洗液和梯度淋洗液的方法進行測試時，5組標準曲線均呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r均在0.999以上。進行準確度和精密度驗證實驗，回測標準溶液濃度得到的相對誤差介于0.05%～3.0%之間，誤差較??；重復測定20 mg／L標準溶液時，5次測量相對標準偏差RSD為0.6%，精密度較高。離子色譜法測定氟離子準確、高效、線性范圍廣、誤差小、重復性好，對所采樣的宿州地表水、地下水及飲用水三類水樣進行測定，得到F－含量均值分別為0.80 mg／L、2.04 mg／L和0.07 mg／L。其中，地下水和直接飲用水均符合國家標準，且直接飲用水水樣中氟含量很低；而采煤塌陷區(qū)水樣整體含F(xiàn)－較高，超出國家水質(zhì)標準，屬劣Ⅴ類水質(zhì)，但氟含量符合高氟地區(qū)灌溉用水水質(zhì)標準。這部分水體可用作塌陷水域周邊農(nóng)田作物灌溉用水，但建議處理后進行綜合利用。

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（責任編輯：汪材?。?/p>

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A

1673－2006（2016）04－0119－03

10.3969／j.issn.1673－2006.2016.04.031

2015-11-26

宿州學院安徽省煤礦勘探工程技術(shù)研究中心平臺項目“煤礦塌陷水域水質(zhì)評價及水污染源解析”（2014YKF 05）；安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“礦區(qū)煤炭開采工程對周圍水環(huán)境的影響”（201510379078）；宿州區(qū)域發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新項目“礦井水水質(zhì)指標測定與水環(huán)境質(zhì)量評價”（2015SZXT XSKF 07）。

程琛（1986－），女，安徽六安人，碩士，助教，主要研究方向：水環(huán)境監(jiān)測與評價。