微量分析技術(shù)在水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

葉飛

（北京安菱水務(wù)科技有限公司，北京 100020）

水源質(zhì)量直接影響著城市居民生活，有關(guān)部門應(yīng)承擔(dān)起水質(zhì)檢驗(yàn)重要職責(zé)，重視與加強(qiáng)水廠水質(zhì)檢驗(yàn)。將微量分析技術(shù)應(yīng)用在水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中，有利于進(jìn)一步促進(jìn)水質(zhì)檢驗(yàn)質(zhì)量提升，并保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，既能滿足水廠水質(zhì)檢驗(yàn)需要，又能為水質(zhì)檢驗(yàn)方案可行性提升提供有效性指導(dǎo)。水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中如何合理應(yīng)用微量分析技術(shù)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問(wèn)題。

1 微量分析技術(shù)基本內(nèi)容

微量分析是目前使用化學(xué)分析常見(jiàn)的一種方法，對(duì)微量物質(zhì)測(cè)定具有一定應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，一般情況下，所測(cè)物質(zhì)質(zhì)量是普通物質(zhì)質(zhì)量的1%，在1～15 mg區(qū)間，其體積也相對(duì)較小，較高靈敏度、操作復(fù)雜等是微量分析明顯特征，對(duì)所涉及到的相應(yīng)技術(shù)要求高，在具體應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)少量被測(cè)材料、試劑或者溶液進(jìn)行測(cè)定，在一定程度上不僅促進(jìn)實(shí)驗(yàn)效率提升，也達(dá)到了有效控制實(shí)驗(yàn)成本目的。

微量分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，以取樣量作為被檢驗(yàn)量規(guī)格，可劃分為四種方法，分別是常量分析方法，取樣量大于0.1 g，樣品體積大于10 mL；半微量分析法，取樣量保持在0.01～0.1 g區(qū)間，樣品體積保持在1～10 mL區(qū)間；微量分析法，取樣量保持在0.1～10 mg區(qū)間，樣品體積保持在0.01～1 mL區(qū)間；痕量分析法，取樣量小于0.1 mg，樣品體積小于0.01 mL。微量、痕量分析法均可在日常檢驗(yàn)項(xiàng)目中運(yùn)用，該項(xiàng)技術(shù)所涉及到的檢測(cè)儀器設(shè)備造價(jià)相對(duì)昂貴，且對(duì)操作人員技術(shù)水平較高，在基層水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中無(wú)法進(jìn)行普及與推廣，目前仍沿用較為大眾化的常量分析法，如分光光度法、滴定法等[1]。基于此，下面將闡述水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中微量分析技術(shù)應(yīng)用及應(yīng)用效果，希望能為后續(xù)水廠水質(zhì)檢驗(yàn)工作改進(jìn)與完善提供一些建議。

2 水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中微量分析技術(shù)具體應(yīng)用

2.1 實(shí)驗(yàn)案例

以某水廠目前所進(jìn)行的水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目為例，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)流程規(guī)范化操作，同時(shí)做好相應(yīng)實(shí)驗(yàn)記錄，為后續(xù)優(yōu)化水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)與方法提供有效性參考依據(jù)。某水廠水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。

表1 某水廠水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目

2.2 微量自動(dòng)分析儀工作原理

運(yùn)用分光廣度原理，波長(zhǎng)范圍最高可達(dá)800 nm，微量自動(dòng)分析儀融合流動(dòng)比色池技術(shù)，可將被檢驗(yàn)物質(zhì)取樣量體積進(jìn)行控制，不高于1 mL，取樣量縮減，同時(shí)試驗(yàn)中所涉及到的試劑用量也要相對(duì)減少，保持在50～100μL區(qū)間即可。就水廠水質(zhì)檢驗(yàn)工作而言，此項(xiàng)檢驗(yàn)屬于廠級(jí)范疇，此檢驗(yàn)全分析過(guò)程所產(chǎn)生的廢液也需要進(jìn)行控制，按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，廢液不得高于200 mL。流動(dòng)比色池工作原理如圖1所示。

圖1 流動(dòng)比色池工作原理

微量自動(dòng)分析儀最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)比色過(guò)程自動(dòng)化，主要包括進(jìn)樣自動(dòng)化、清洗自動(dòng)化，無(wú)需人工操作取樣及清洗比色皿；同時(shí)該儀器設(shè)備所搭配的軟件智能程度較高，具有自動(dòng)回歸方程、平行樣平均值自動(dòng)獲取、比色自動(dòng)計(jì)算以及圖像自動(dòng)控制等功能，極大地了提升了水產(chǎn)水質(zhì)檢驗(yàn)效率[2]。

微量自動(dòng)分析儀平臺(tái)上常用檢驗(yàn)方法主要包括DPD法、水楊酸鈉法或納氏法、酸性高錳酸鉀法、重氮偶合法、PAN法、甲基橙分光光度法、氯化鋇比濁法、異煙酸-巴比妥酸法以及二苯碳酰二肼等，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括二氧化氯、氨氯、總鐵、總錳、總硬度、總堿度、硫酸鹽、氯化物、亞氯酸鹽等，檢測(cè)范圍最小值0.002～0.45 mg/L，最大值為10～200 mg/L。

2.3 水廠水質(zhì)檢驗(yàn)儀器配置

基于上述微量自動(dòng)分析儀平臺(tái)上常用檢驗(yàn)方法，根據(jù)上述內(nèi)容來(lái)明確微量分析技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中所需檢驗(yàn)儀器設(shè)備。主要儀器包括微量自動(dòng)分析儀、便攜式余氯、二氧化氯測(cè)定儀、便攜式濁度儀和pH計(jì)、消解器以及可調(diào)移液器。

主要水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目：游離氯、二氧化氯、氨氮、CODMn、鋁、總鐵、總錳、總硬度、總堿度、硫酸鹽、氯化物、氟化物、氰化物、硝酸鹽、亞氯酸鹽、亞硝酸鹽等（微量自動(dòng)分析儀器）；余氯、二氧化氯、亞氯酸鹽（便攜式余氯與二氧化氯測(cè)定儀）；濁度、pH（便攜式濁度儀和pH計(jì)）；總鐵、總錳、CODMn（消解器）。

基于合IRK的模式，運(yùn)用微量自動(dòng)分析儀進(jìn)行水廠水質(zhì)檢驗(yàn)，此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程均不會(huì)涉及到玻璃器皿與天平等輔助工具使用，無(wú)需準(zhǔn)備。微量自動(dòng)分析儀與IRK技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并在輔助設(shè)備相互配合作用下，可保質(zhì)保量完成17個(gè)水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)定，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、ISO等現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，其中有毒物質(zhì)應(yīng)急檢測(cè)則是參考非標(biāo)快速檢驗(yàn)法，在檢驗(yàn)儀器不增加前提下，可根據(jù)水廠水質(zhì)檢驗(yàn)具體要求，可將檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行拓展，最大程度上滿足水質(zhì)檢驗(yàn)工作需要。

3 基于微量分析技術(shù)的水廠水質(zhì)檢驗(yàn)操作流程

3.1 日常水質(zhì)檢驗(yàn)操作流程

常量分析法水質(zhì)檢驗(yàn)操作流程：實(shí)驗(yàn)器皿浸泡→取樣藥品并配置試劑→利用吸管輔助工具將試劑放置在儀器上，或進(jìn)行滴定檢驗(yàn)處理→清洗實(shí)驗(yàn)輔助工具，如吸管，避免吸管中殘留物質(zhì)影響檢驗(yàn)結(jié)果→檢驗(yàn)結(jié)果計(jì)算→收集與整理檢驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，并生成檢驗(yàn)報(bào)告。

基于IRK技術(shù)與微量分析技術(shù)結(jié)合，因本次檢驗(yàn)過(guò)程中，選用成品試劑，無(wú)需在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備試劑，進(jìn)而也無(wú)需準(zhǔn)備玻璃器皿等裝載用具；選用5 mL塑料管作為檢驗(yàn)反應(yīng)管，并利用可調(diào)移液器將水樣與試劑吸取加入反應(yīng)管中，一般情況下，待檢驗(yàn)完成后，將會(huì)產(chǎn)生少量反應(yīng)物附著在反應(yīng)管與可調(diào)移液器吸嘴表面上，則需要檢驗(yàn)人員進(jìn)行清洗，若直接拋棄，不僅浪費(fèi)資源，也無(wú)二次利用價(jià)值。此分析法檢驗(yàn)操作流程：將樣品吸取加入反應(yīng)管中→轉(zhuǎn)移至檢驗(yàn)儀器自動(dòng)比色并等待檢驗(yàn)結(jié)果→收集與整理檢驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，并生成檢驗(yàn)報(bào)告。一般情況下，檢驗(yàn)15種以上項(xiàng)目，僅需一名檢驗(yàn)人員進(jìn)行操作，且檢驗(yàn)質(zhì)量也能夠保證，檢驗(yàn)時(shí)間不超過(guò)60 min。

3.2 微量分析技術(shù)應(yīng)用結(jié)論

經(jīng)上述技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用得知，若在分光光度原理基礎(chǔ)上在水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中落實(shí)與應(yīng)用微量分析技術(shù)，其應(yīng)用成效較為可觀，雖然檢驗(yàn)項(xiàng)目成本支出相較于傳統(tǒng)分析檢驗(yàn)技術(shù)增加2倍，但水質(zhì)檢驗(yàn)效率得到大幅度提升，且各環(huán)節(jié)檢驗(yàn)成本均可控，如此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，并不會(huì)涉及到玻璃器皿等輔助工具使用，因此，在某種程度上減少了此方面成本投入，進(jìn)而降低整個(gè)水廠水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目成本投入。微量分析技術(shù)與IRK模式相結(jié)合，有利于進(jìn)一步促進(jìn)水質(zhì)檢驗(yàn)效率提升，將微量自動(dòng)分析儀功能作用最大限度發(fā)揮；礙于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用成本偏高，地方政府可適當(dāng)給予政策補(bǔ)貼，為微量分析技術(shù)在基層水廠水質(zhì)檢驗(yàn)中推廣提供基礎(chǔ)保障，從而實(shí)現(xiàn)全面提高我國(guó)水質(zhì)檢驗(yàn)工作水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從技術(shù)角度上分析，微量分析技術(shù)是在傳統(tǒng)常量分析技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)與提高，具有較高的靈敏度，對(duì)微量物質(zhì)檢驗(yàn)具有一定應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，隨著水資源污染問(wèn)題日益凸顯，合理應(yīng)用微量分析技術(shù)對(duì)水源中有毒有害物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，規(guī)范水廠水源排放，使其符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，此項(xiàng)技術(shù)雖然應(yīng)用成本較高，但卻具有較強(qiáng)推廣價(jià)值，對(duì)國(guó)家水質(zhì)檢驗(yàn)工作深化有著重要現(xiàn)實(shí)意義。