環(huán)境監(jiān)測(cè)中氟化物檢測(cè)方法的分析

王瑞芳

（山東省濟(jì)寧市鄒城生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濟(jì)寧 273500）

氟化物是氟與另一種元素或基團(tuán)組成的一種化合物，它在無機(jī)化學(xué)中指的是帶有負(fù)電的氟離子和其他元素帶正電的陽離子結(jié)合而形成的鹽類化合物。自然界中若氟化物含量超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)植物中毒，造成經(jīng)濟(jì)損失，而且環(huán)境中氟化物含量超標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)地方性疾病。有效監(jiān)測(cè)氟化物含量有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 氟化物

氟化物是指含有負(fù)價(jià)氟的有機(jī)物及化合物，是鹵族元素中氟的一種化合物，與其他鹵族元素性質(zhì)幾乎一致，一般都會(huì)形成一個(gè)單負(fù)陰離子。另外，氟離子也可以與氦、氖以外的其他惰性元素結(jié)合為二元化合物。從致命毒素沙林到藥品依法韋侖，從難容的氟化鈣到反應(yīng)性極強(qiáng)的四氟化硫都在氟化物的范圍內(nèi)。并且在鹵化物中，氟化物易與一些高氧化態(tài)的陽離子形成一個(gè)穩(wěn)定的配離子[1]。

含氟化合物在結(jié)構(gòu)上存在著很大的差異，而氟化物的毒性與它的反應(yīng)活性和結(jié)構(gòu)也有著一定的關(guān)系，所以就難以概括出氟化物的一般毒性。

2 對(duì)氟化物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重要性

氟化物可使人、動(dòng)植物中毒，進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失。如果人們的生存環(huán)境中存在大量的氟化物，則可能會(huì)引發(fā)各種疾病。目前，環(huán)境中的氟化物主要來源是各種工業(yè)化生產(chǎn)及一些燃煤的廢氣排放。想要對(duì)氟化物進(jìn)行控制就需要依據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境進(jìn)行氟化物監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)應(yīng)對(duì)，為人類及動(dòng)植物提供一個(gè)健康、和諧的環(huán)境。

所有氟化物都含有毒性，如果人們誤食150 mg的氟化鈉就會(huì)造成嚴(yán)重疾病。不過攝取微量的氟化物則對(duì)人們有一定的益處，在飲水中若含有1～2 ppm的氟離子則能夠防止齲齒，含氟牙膏也有著同樣的效用。人體中含有的氟化物主要集中在牙齒與骨骼中。不過要注意無論是氣態(tài)、液體亦或是固態(tài)的氟化物都會(huì)對(duì)人體的皮膚造成嚴(yán)重的灼傷，同時(shí)會(huì)加大骨骼的脆性。一般常規(guī)飲用水的氟化物含量最大值在4 ppm，如果超過這一數(shù)值，就會(huì)使人患病，比如：骨痛、佝僂等。從這些分析中可以看出，加強(qiáng)對(duì)氟化物的監(jiān)測(cè)是非常重要的，只有這樣才能把氟化物含量控制在一個(gè)不會(huì)對(duì)人體造成傷害的范圍內(nèi)。

3 環(huán)境監(jiān)測(cè)中氟化物的監(jiān)測(cè)方法

3.1 茜素磺酸鋯目視比色檢測(cè)氟化物

在環(huán)境樣品檢測(cè)方法中茜素磺酸鋯目視比色法能夠有效地檢測(cè)出氟化物，這種檢測(cè)方法的檢測(cè)原理是把鋯鹽與茜素磺酸鈉加入到酸性溶液中，得到一種紅色物質(zhì)，若環(huán)境樣品中存在氟化物，那么它就會(huì)與該紅色物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而形成氟化鋯，這種物質(zhì)無色無味，它在形成過程中會(huì)釋放出一種茜素磺酸鈉，顏色為黃色，在檢測(cè)中可以以此作為檢測(cè)顏色對(duì)比，若出現(xiàn)變色現(xiàn)象那么就能夠確定環(huán)境樣品中存在氟化物，若不變色則環(huán)境樣品中不存在氟化物，當(dāng)然確定存在氟化物之后還需對(duì)其含量進(jìn)行檢測(cè)。如果準(zhǔn)備測(cè)量的環(huán)境樣品溶液是50 ml，那么就可以對(duì)氟化物中的濃度進(jìn)行檢測(cè)。這樣的方式能夠?qū)Σ煌械姆镞M(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)采用茜素磺酸鋯目視比色法檢測(cè)氟化物，速度快，操作容易。不過，這一方法也有不足，它檢測(cè)的氟化物含量會(huì)出現(xiàn)較大誤差，而且在操作中一定要做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.2 氟試劑分光光度檢測(cè)法檢測(cè)氟化物

常采用氟試劑分光光度檢測(cè)方法檢測(cè)環(huán)境樣品中的氟化物含量，這樣的方法也常應(yīng)用于工業(yè)排放水與其他廢水檢測(cè)過程中。該方法的檢測(cè)原理是當(dāng)乙酸鹽溶液中的pH值達(dá)到4時(shí)，水中的氟離子就會(huì)與其中的氟試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成一種藍(lán)色物質(zhì)。如果藍(lán)色物質(zhì)的波長在620 mm左右時(shí)，廢水中存在的氟離子與吸光度成正比。這一方法能夠準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境樣品中較低含量的氟化物，當(dāng)含量較高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)誤差。另外在使用這一檢測(cè)方法過程中所花費(fèi)的時(shí)間也較長，檢測(cè)流程也較為復(fù)雜[2]。

3.3 氟離子選擇電極法檢測(cè)氟化物

一般在檢測(cè)水中氟化物含量時(shí)，最常用的方法就是氟離子選擇電極法，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、氟電極也較為敏感，同時(shí)氟離子選擇性也較好，穩(wěn)定時(shí)間短。氟離子選擇電極法操作較為簡單，為了提高檢測(cè)效率，減少失誤，也需嚴(yán)格把控檢測(cè)操作流程，同時(shí)也要仔細(xì)了解氟電極與參比電極的特性。這一檢測(cè)方法的檢測(cè)原理是氟離子選取電極與參比甘汞電極在檢測(cè)溶液中能夠產(chǎn)生原電池，當(dāng)溶液中的氟離子在原電池的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的變化時(shí)，這種變化的產(chǎn)生就必然會(huì)引起原電池電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化?；诖?，計(jì)算溶液中氟化物的含量需根據(jù)溶液中氟離子活度的對(duì)數(shù)值與原電池電動(dòng)勢(shì)之間存在的線性關(guān)系與nernst方程達(dá)到一致。在計(jì)算氟離子濃度時(shí)通常采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法。

3.3.1 大氣濾膜采樣氟離子選擇電極法檢測(cè)

處于大氣樣品中的氟離子很難實(shí)現(xiàn)直接測(cè)定,要利用大氣濾膜進(jìn)行采樣,讓大氣當(dāng)中的氟離子隨大氣樣品一起被濾膜所吸附。一般在這種檢測(cè)方法中采樣的流量與時(shí)間都是固定的，進(jìn)而才能夠?qū)V膜中的氟離子進(jìn)行檢測(cè)。不過這種檢測(cè)方式只適用于大氣環(huán)境中氟化物含量低的情況。

3.3.2 石灰濾紙采樣氟離子選擇電極法檢測(cè)

如果需要測(cè)量大氣中較長時(shí)間平均氟化物含量時(shí)，那么就需要花費(fèi)較長的時(shí)間進(jìn)行采樣，若需要計(jì)算一個(gè)月內(nèi)大氣中氟化物濃度，那么它的檢測(cè)下限則為0.18μm/（dm·d）。這種檢測(cè)方式的檢測(cè)原理在于大氣中氟化物與浸漬過的氫氧化鈣濾紙間進(jìn)行了長時(shí)間的接觸反應(yīng)，并且是處于一種固定狀態(tài)。

氟離子選擇電極測(cè)量氟化物這一檢測(cè)方法較為陳舊，不過這種方法也有著極大的優(yōu)勢(shì)，它能夠快速并且精準(zhǔn)地測(cè)量出氟離子濃度，同時(shí)它所受到的干擾因素也較少。不過因?yàn)榄h(huán)境樣品中的氟離子濃度有著極大的變化，這種方法的使用也因此受到不少因素的干擾。另外若在氟離子選擇電極法中使用濃度較高的緩沖劑，也會(huì)對(duì)檢測(cè)的靈敏度造成一定的影響[3]。

3.4 離子色譜檢測(cè)氟化物

用離子色譜檢測(cè)環(huán)境樣品中的氟化物，可以對(duì)樣品中的陰離子進(jìn)行有效測(cè)量[4]，這種方法也是環(huán)境監(jiān)測(cè)氟化物的常用方法，并且所得到的結(jié)果也是較為準(zhǔn)確的。在這種方法的檢測(cè)過程中需要把電導(dǎo)檢測(cè)器安裝到離子交換樹脂柱的后方，這時(shí)測(cè)試的電導(dǎo)率就能在一定情況下與待測(cè)氟離子濃度形成一種對(duì)比現(xiàn)象。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)氟化物的方式、手段也越來越先進(jìn)。與其他方法相比，離子色譜檢測(cè)法具有靈敏度高，檢測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于氟化物含量的監(jiān)測(cè)[5]。

離子色譜檢測(cè)法是采用離子色譜儀檢測(cè)氟化物含量的。離子色譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個(gè)部件組成。在離子色譜儀中，最常見的檢測(cè)儀器有許多種，例如：電導(dǎo)、安培等。這些儀器的主要作用就是降低淋洗液背景電導(dǎo)，升高被測(cè)離子的電導(dǎo)值，有效降低信噪比，進(jìn)而提高準(zhǔn)確度。離子色譜儀可以檢測(cè)多種樣品中的多種元素含量，比如進(jìn)場(chǎng)陰離子。同時(shí)這一儀器的操作方式也可以通過軟件自動(dòng)完成，當(dāng)樣品檢測(cè)完成后，還能夠進(jìn)行科學(xué)合理的學(xué)習(xí)，并最終打印出檢驗(yàn)報(bào)告，縮短了檢測(cè)人員的工作時(shí)間，提升了檢測(cè)人員的工作效率，并且還能夠有效縮短檢測(cè)人員處于不穩(wěn)定檢測(cè)環(huán)境中的時(shí)間[6]。

4 結(jié)語

對(duì)環(huán)境樣品中氟化物進(jìn)行檢測(cè)，有著多種多樣的檢測(cè)方法，不過也需要根據(jù)環(huán)境樣品的性質(zhì)選取使用的檢測(cè)方法，并且在操作過程中要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況發(fā)生，進(jìn)而危害到檢測(cè)人員的生命健康。當(dāng)然對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行合理、適當(dāng)?shù)剡x擇，也是為了保證氟化物濃度的檢測(cè)值更加準(zhǔn)確，以便為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。