不同去除濁度方法對水中總磷測定影響的比較

施琪 薛佳鳳 柏衛(wèi)欣 方延菁

摘要：本文研究了去除濁度方法的不同是否會導(dǎo)致各監(jiān)測單位測定結(jié)果可比性差異。首先，通過在線自動監(jiān)測儀器法和實驗室鉬酸銨分光光度法測定水中總磷濃度的比對實驗所得出的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的結(jié)果誤差較小，說明自動監(jiān)測儀器分析結(jié)果與常規(guī)實驗室手工法測定結(jié)果基本一致，未發(fā)現(xiàn)可比性差異，同樣穩(wěn)定可靠。同時，通過實驗系統(tǒng)研究了手工法中應(yīng)用濁度-色度補償法、過濾法及離心法等去除濁度干擾的前處理方法，實驗結(jié)果表明：三種分析方法測定結(jié)果基本一致，精密度和加標回收率均符合質(zhì)量控制要求，測定結(jié)果無顯著差異。

關(guān)鍵詞：總磷測定;比對;自動監(jiān)測;手工法;濁度干擾;濁度-色度補償法;過濾法;離心法

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）01-0-02

Abstract：This paper studies whether the different methods of turbidity removal will lead to the difference of comparability between the measurement results of each monitoring unit.First of all， through the comparison between the online automatic monitoring instrument method and the laboratory ammonium molybdate spectrophotometric method for the determination of total phosphorus concentration in water， the monitoring data obtained from the comparison experiment show that the error between the two results is small.It shows that the analysis results of the automatic monitoring instrument are basically consistent with those of the conventional laboratory manual method， and no comparable difference is found， which is also stable and reliable.At the same time， through the experimental system， the pretreatment methods of removing turbidity interference， such as turbidity chroma compensation method， filtration method and centrifugation method， were studied.The experimental results showed that： the results of the three analysis methods were basically the same，the precision and recovery of standard addition were in line with the requirements of quality control， and there was no significant difference in the results.

Key words：Determination of total phosphorus;Comparison;Automatic monitoring;Manual method;Turbidity interference;Turbidity chroma compensation method;Filtration method;Centrifugal method

總磷是反映水體受污染程度和湖庫水體富營養(yǎng)化程度的重要指標，是環(huán)境監(jiān)測部門水質(zhì)日常監(jiān)測的主要項目[1]?？偭诇y定是用作為氧化劑的過硫酸鉀使試樣消解，將水體中各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成正磷酸鹽后的測定結(jié)果，包括水體中溶解的、顆粒的、有機的和無機磷[2]。

隨著環(huán)保意識的日益提升，環(huán)保理念的愈發(fā)重視，我國對環(huán)境的政策扶持力度大幅增加，新環(huán)保法、水十條、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)等重磅政策陸續(xù)出臺，環(huán)境監(jiān)測的手段方法得到了進一步的拓寬，我國逐步加大了環(huán)境預(yù)警監(jiān)測能力建設(shè)和水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的投入，水質(zhì)自動監(jiān)測儀器已在全國得到廣泛的應(yīng)用。目前國家環(huán)境保護部門已建成百余座水質(zhì)自動監(jiān)測站（簡稱水站），自動監(jiān)測數(shù)據(jù)主要用于水質(zhì)變化趨勢的掌控、監(jiān)測預(yù)警和信息發(fā)布[3-5]，最大程度的減少污染事故的經(jīng)濟損失和影響范圍?，F(xiàn)今廣泛應(yīng)用于環(huán)保系統(tǒng)的地表水自動監(jiān)測站以及重點污染源排放口中的總磷總氮在線水質(zhì)分析儀就是水質(zhì)自動監(jiān)測儀器中的一種。目前在用的總磷總氮在線水質(zhì)分析儀，根據(jù)環(huán)保部《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，需要對水樣的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)以及實驗室國標方法測量數(shù)據(jù)進行比對，規(guī)定兩者的數(shù)據(jù)誤差應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的水質(zhì)分類標準不超過一定限值[6-7]。

常規(guī)實驗室手工法測定總磷濃度時，通常使用GB/T11893- 1989鉬酸鹽分光光度法中提出的濁度-色度補償液來扣除干擾[8]，但過程一般較為繁瑣，因此，實驗通過消解后分別采用過濾法和離心法[9]這兩種去除濁度的前處理方法進行比對監(jiān)測，從而為實驗室選擇合適的前處理分析方法提供依據(jù)。

1 儀器和試劑

1.1 主要儀器及器具

紫外可見分光光度計（型號TU-1950）、NPW-160總氮總磷分析儀、TG16-WS臺式高速離心機、0.45?m濾頭、立式壓力蒸汽滅菌器（型號YXQ-LS-50A）。

1.2 主要試劑

實驗均使用符合國家標準或?qū)I(yè)標準的分析試劑和蒸餾水或同等純度的水。

100g/L抗壞血酸、50g/L過硫酸鉀、鉬酸鹽溶液、2.0?g/mL磷標準使用液（臨用現(xiàn)配）、濁度色度補償液：混合兩個體積（1+1）硫酸和一個體積（100g/L）抗壞血酸溶液，使用當天配置。

2 分析步驟

2.1 水樣來源

水樣取自崇明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站布設(shè)的水質(zhì)采樣點。

2.2 去除濁度干擾的方法

在線儀器：在線測定儀器設(shè)有預(yù)處理單元，該系統(tǒng)采用初級過濾和精密過濾相結(jié)合的方法。水樣經(jīng)初級過濾后，消除其中較大的雜物，再進一步進行自然沉降，然后經(jīng)精密膜過濾進入分析儀表。

手工法：濁度-色度補償法 取兩份相同的25mL的水樣，一份水樣消解后正常加顯色液定容比色，另一份平行水樣消解后加入3mL濁度色度補償液，兩者分別測定吸光度，最終結(jié)果通過兩者吸光度相減計算所得。

過濾法：水樣消解后，用0.45?m的過濾頭將消解液濾入50mL的比色管中，定容后顯色，測定吸光度，并作空白實驗。

離心法：消解液定容后顯色15min，再將顯色后溶液移入50mL離心管中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為3000r/min，離心10min，用上清液測定樣品吸光度。

3 結(jié)果與討論

3.1 手工法對比在線儀器法分析結(jié)果

選擇6種不同濃度的地表水作為實驗樣本，分別用手工法和在線儀器法分析得到數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1。

從表1中可以看出，總磷在實際水樣測量過程中，在線儀器測量方法和實驗室手工測量方法所得的結(jié)果存在一定誤差，但結(jié)果誤差都在±20%以內(nèi)，說明比對結(jié)果合格。

3.2 三種方法精密度的比較

對相同水樣分別進行濁度-色度補償、過濾、離心的前處理方法，測定結(jié)果見表2。

由表2可知，經(jīng)過三種去除濁度的前處理方式后，三者的數(shù)據(jù)平均值都比較接近，其相對標準偏差都小于5%，均在允許誤差范圍內(nèi)，精密度較好。其中，離心法測得的相對標準偏差小于1%，表明該方法重現(xiàn)性最好。

3.3 三種方法加標回收率及顯著性差異的比較

在樣品溶液中加入濃度為2.00mg/L的磷標準使用溶液，用三種不同前處理方式進行加標回收實驗，數(shù)據(jù)見表3。

用實際水樣進行加標回收實驗，各去除濁度前處理方式的加標回收率分別在99.0%～102%，98.2%～102%和97.8%～102%之間。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測實驗室質(zhì)量控制指標中建議的總磷回收率范圍為95%～105%以內(nèi)可知，三種方法的加標回收率都符合加標回收率控制要求，均可得到較滿意的結(jié)果。

對三種不同前處理方式得到的總磷濃度結(jié)果進行t檢驗[10]。

實驗結(jié)果表明：濁度-色度補償法與過濾法進行t檢驗時，t=0.883，給定t0.05（5） =2.571。兩者測定結(jié)果無明顯差異。

過濾法與離心法進行t檢驗時，t=0.138，給定t0.05（5）=2.571。兩者測定結(jié)果無明顯差異。

濁度-色度補償法與離心法進行t檢驗時，t=1.469，給定t0.05（5）=2.571。兩者測定結(jié)果無明顯差異。

4 結(jié)論

（1）通過在線自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和常規(guī)實驗室手工法數(shù)據(jù)對比結(jié)果合格可知，總磷自動監(jiān)測儀器分析結(jié)果穩(wěn)定可靠。自動監(jiān)測系統(tǒng)既能在無人值守的情況下實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測實際水樣，又可以將水質(zhì)在一段時間內(nèi)的變化情況直接地反映出來。自動監(jiān)測系統(tǒng)所具備的科學、詳實、高效、省時省力和可靠的優(yōu)點使其必然會成為將來水質(zhì)監(jiān)測工作中的重點，能很好地滿足管理部門對水環(huán)境質(zhì)量目標監(jiān)測的要求。所以在經(jīng)濟社會發(fā)展狀況可行的基礎(chǔ)上，對重要的河流、湖泊及水庫斷面考核及生態(tài)補償工作時可以優(yōu)先考慮使用自動監(jiān)測數(shù)據(jù)。（2）在線自動監(jiān)測儀器有著簡便、高效等優(yōu)點，但是在常規(guī)監(jiān)測的20多項指標中，由于監(jiān)測項目的自動監(jiān)測與手工分析測定原理差異較大等原因，并非所有項目均能實現(xiàn)自動監(jiān)測?，F(xiàn)階段的自動分析儀器種類尚不能覆蓋所有水質(zhì)評價項目，完全依靠自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)評價水環(huán)境是不現(xiàn)實的，存在一定缺陷和風險，所以在日常監(jiān)測過程中，仍然需要自動監(jiān)測與手工分析相結(jié)合，避免監(jiān)測指標出現(xiàn)異常。（3）在線自動監(jiān)測儀器在進行日常檢查維護的基礎(chǔ)上需要進一步加強自動站的運行管理工作，定期標定、按時更換備件等，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。（4）通過實驗室手工分析中三種去除濁度干擾方法的數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)，三種前處理方法均能滿足實驗室質(zhì)量控制要求，三種方法無顯著性差異。相比較而言，濁度-色度補償法操作過程較為繁瑣，費時費力，會導(dǎo)致樣品數(shù)量、試劑用量和工作量的增加;過濾法本身易于操作，但濾頭的頻繁使用也會導(dǎo)致一定物資的浪費，與環(huán)保節(jié)約的理念不相符合;離心法操作簡便，能提升工作效率，在日常工作中具有相對的優(yōu)勢。（5）在日常測定中，水體不僅存在濁度干擾的情況，同時也可能有色度的影響，雖然三種前處理方法均可用于濁度干擾的去除，但是在有色度影響的情況下，仍要應(yīng)用濁度-色度補償法來排除色度干擾。

參考文獻

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[10]中國環(huán)境監(jiān)測總站.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1984：246-249.

收稿日期：2019-12-02

作者簡介：施琪（1993-），女，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測工作。