游泳池水中尿素的含量是水体受人体污染的一项重要指标[1]。他主要来自游泳者在游泳过程中排泄的尿液,当旺季泳池水使用超过一周时,水中尿素的含量就会增高,在一定程度上影响游泳者的健康。因此便捷准确地检测游泳池水中尿素的含量,可以间接了解游泳馆泳池的换水频率,保障泳池水的品质。目前我国测定游泳池水中尿素的标准限值为3.5 mg/L,普遍采用的是国家标准检验方法二乙酰一肟分光光度法[2],该法存在显色后遇光易分解褪色,耗时长,结果不稳定等缺点。本文采用流动注射分析仪测定泳池水中尿素,只需配制酸试剂和用高纯氦气脱气泡的显色剂,在仪器上设置好程序,自动完成标准曲线及样品的测定,对超测定线性范围的样品自动稀释,一般测定1个样品需3~5 min,是一种简便、快捷、准确的分析方法。
1 材料与方法 1.1 测定原理二乙酰一肟在酸性溶液中被水解为二乙酰,当存在酸性的铁离子时,二乙酰直接与尿素发生反应生成红色二嗪化合物,于530nm处测量吸光度。反应加入硫代氨基脲可增加显色强度,提高线性的动态范围。
1.2 仪器与试剂 1.2.1 仪器QC8500型流动注射仪(LACHAT公司);ASX-520Series型自动进样器(LACHAT公司);尿素分析模块。
1.2.2 试剂 1.2.2.1 酸试剂在1L烧杯中,缓缓加入327 mL硫酸于约500 mL去离子水中,再加入128 mL的85%的磷酸于此硫酸—水溶液中,再加入0.055 g氯化铁,用去离子水定容至1 000 mL。
1.2.2.2 二乙酰一肟溶液称取34.44 g二乙酰一肟溶于约800 mL去离子水中,定容至1 000 mL,混匀后保存于棕色瓶中。
1.2.2.3 硫代氨基脲溶液称取0.344 g硫代氨基脲溶于1 000 mL去离子水中,混匀后保存于棕色瓶中。
1.2.2.4 显色试剂在500 mL棕色试剂瓶里,分别加入250 mL二乙酰一肟溶液和250 mL硫代氨基脲溶液,混匀。用140 kPa的高纯氦气除气1 min。
1.2.2.5 标准溶液配制准确称量1.000 g尿素标准物质(CHEM SERVICE,1024100) 于小烧杯中,用少量去离子水溶解,再加几滴三氯甲烷作防腐剂,用去离子水定容至1 000 mL容量瓶中,此标准溶液质量浓度为1.0 g/L。吸取上述标准溶液2.00 mL于500 mL容量瓶中,用去离子水定容,此标准使用液质量浓度为4.0 mg/L。用自动进样器自动稀释标准系列至4.0、2.0、1.0、0.40、0.20、0.10和0.00 mg/L。
1.3 测定方法 1.3.1 仪器条件加热器温度:110℃;泵速:35 s。
1.3.2 标准曲线的制备测定上述稀释后的标准系列溶液,以标准系列质量浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标,拟合标准曲线。
1.4 干扰实验 1.4.1 余氯的干扰实验将同一泳池水(已测尿素含量2.47 mg/L)分成8份,分别加入氯试剂,使其质量浓度分别达到0.000、0.050、0.10、0.20、0.30、0.50、0.70和1.0 mg/L。测定8份水样中的尿素含量。游泳池水加入游离性余氯按照《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[4]的要求,标准值为0.30~0.50 mg/L。
1.4.2 亚硝酸盐的干扰实验将同一泳池水(已测尿素含量2.47 mg/L)分成8份,分别加入亚硝酸盐标准溶液,使其质量浓度分别达到0.000、0.010、0.020、0.050、0.075、0.10、0.20和0.40 mg/L。测定8份水样中的尿素含量。
1.5 样品放置时间实验从18份游泳池水中选出4份不同浓度的样品,自2014年9月1日—2014年10月9日期间(除周六、日)测定尿素值的变化情况。
1.6 显色剂有效期实验用流动注射仪测定2014年6月3日—7月7日期间标准溶液(0.50 mg/L)和样品(1.18 mg/L)中尿素的含量,每次实验结束后,将显色剂放置于-4℃冰箱中保存,了解显色剂的有效时间。
1.7 统计学分析流动注射法与国标法测定结果用SPSS 17.0进行统计学t检验,比较两方法测定结果的差异,检验水准α=0.05。
2 结果与讨论 2.1 方法线性范围、方法最低检出限标准曲线线性方程为y=2.5215x-0.01216(式中y为峰面积,x为尿素质量浓度,mg/L),相关系数0.9997。线性范围为0.10~4.0 mg/L。
连续测定空白溶液11次,依据《环境检测分析方法标准制修订技术导则》中的检测限[3]计算公式,计算其方法最低检出限为0.021 mg/L,最低检测线为0.070 mg/L。
2.2 方法精密度取0.50、2.0和4.0 mg/L尿素标准溶液及某游泳馆的3份泳池水,分别测定8次,其RSD为0.51%~2.9%(表 1),表明方法的重现性很好。
标准溶液 /(mg/L) | 测定均值 /(mg/L) | 标准偏差 | 相对标准 偏差/% |
0.50 | 0.50 | 5.6×10-3 | 1.1 |
2.0 | 2.1 | 0.011 | 0.51 |
4.0 | 4.0 | 0.066 | 1.6 |
儿童池 | 0.84 | 0.010 | 1.2 |
深泳池 | 0.72 | 0.021 | 2.9 |
浅泳池 | 0.65 | 8.8×10-3 | 1.4 |
2.3 方法的准确度
向2份游泳池水中分别加入2.0、1.0和0.10 mg/L尿素标准溶液,回收率90.0%~110.0%(表 2),实验表明此方法准确度很好,符合尿素项目检测的要求。
样品名称 | 本底值/(mg/L) | 加标量/(mg/L) | 平均测定值/(mg/L) | 平均回收率/% |
泳池水1 | 0.83±0.03 | 2.0 | 2.86±0.03 | 101.5±1.6 |
1.0 | 1.80±0.04 | 97.0±1.9 | ||
0.10 | 0.92±0.04 | 90.0±1.3 | ||
泳池水2 | 1.97±0.02 | 2.0 | 3.99±0.02 | 101.0±0.9 |
1.0 | 2.96±0.03 | 99.0±0.8 | ||
0.10 | 2.08±0.04 | 110.0±1.0 |
2.4 干扰实验 2.4.1 游离余氯的干扰
实验结果表明,余氯的含量在<1.0 mg/L,对泳池水尿素的测定不产生干扰。
mg/L | ||
游泳池本底值 | 加入余氯浓度值 | 结果测定值 |
2.47 | 0.00 | 2.47 |
0.050 | 2.48 | |
0.10 | 2.47 | |
0.20 | 2.46 | |
0.30 | 2.47 | |
0.50 | 2.48 | |
0.70 | 2.49 | |
1.0 | 2.48 |
2.4.2 亚硝酸盐的干扰实验
实验结果表明,当亚硝酸盐含量>0.075 mg/L时,游泳池水中尿素测定结果会变小基于此选取了50份泳池水,做亚硝酸盐含量,检测结果均<0.075 mg/L,表明亚硝酸盐在泳池水中含量很低,因此亚硝酸盐对游泳池水中尿素测定结果影响很小。
mg/L | ||
游泳池本底值 | 加入亚硝酸盐浓度值 | 结果测定值 |
2.47 | 0.00 | 2.47 |
0.010 | 2.47 | |
0.020 | 2.47 | |
0.050 | 2.43 | |
0.075 | 2.40 | |
0.10 | 2.26 | |
0.20 | 2.01 | |
0.40 | 1.50 |
2.5 样品放置时间
为提高检测工作效率和节约相关资源,水样采集后在常温状态下,可以放置多长时间其尿素含量不会发生变化,掌握这个数值对现实工作很有意义。实验显示,尿素值稳定期是12 d,12 d后,随着放置时间增加,高浓度尿素值会降低,低浓度尿素值会升高(图 1)。
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图 1 尿素放置时间 |
2.6 显色剂有效期实验
方法要求二乙酰一肟溶液和硫代氨基脲溶液混合后配制的显色剂,需每天现用现配。,结果表明,放在棕色试剂瓶中的显色剂可使用20d(图 2)。
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图 2 显色剂有效期 |
2.7 比对实验
采用流动注射分析法和国家标准GB/T 18204-2014[2]对13份游泳池水进行方法比对实验见(表 3)。
序号 | 国标方法 /(mg/L) | 流动注射 方法/(mg/L) | 误差 | 相对误差 /% |
1 | 1.09 | 1.08 | -0.01 | 0.9 |
2 | 0.90 | 0.89 | -0.01 | 1.1 |
3 | 0.40 | 0.41 | 0.01 | 2.5 |
4 | 0.24 | 0.25 | 0.01 | 4.1 |
5 | 2.44 | 2.50 | 0.06 | 2.4 |
6 | 3.00 | 3.11 | 0.11 | 3.6 |
7 | 1.42 | 1.42 | 0.00 | 0.0 |
8 | 0.66 | 0.65 | -0.01 | 1.5 |
9 | 0.18 | 0.18 | 0.00 | 0.0 |
10 | 0.60 | 0.59 | -0.01 | 1.7 |
11 | 1.22 | 1.23 | 0.01 | 0.8 |
12 | 0.79 | 0.80 | 0.01 | 1.3 |
13 | 0.27 | 0.27 | 0.00 | 0.0 |
两种方法获得的结果经统计学t检验,结果差异无统计学意义(t=-1.28,P>0.05)。
3 结论流动注射分析方法是一种溶液自动在线处理及测定的现代分析技术,是在原有的国标化学法基础上,用流动注射仪来完成手工操作的方法。本论文参考了相关的文献[5-7],增加了样品的放置时间及显色剂有效期实验, 完善了流动注射法测定尿素项目的相关数据, 对提高工作效率、节约资源具有一定意义。使用流动注射仪测定游泳池水中的尿素,可以自动化批量完成,没有样品数量的限制。跟国标方法比较,该方法具有操作简便快捷,精密度和准确度高等优点,适用大批量样品的测定,此方法具有很好的推广价值。
[1] | 黄晓凤, 梁和平, 甄国新. 游泳池水与人体健康[J]. 微量元素与健康杂志, 2008, 1(25): 52–53. |
[2] | 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 18204. 2-2014公共场所卫生检验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2014. |
[3] | 环境保护部. HJ-168-2010环境监测分析方法标准制修订技术导则[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2010. |
[4] | 原中华人民共和国卫生部. GB 9667-1996游泳场所卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 1996. |
[5] | 周日东, 陈子龙. 游泳池水中尿素的流动注射分析测定法[J]. 职业与健康, 2007, 4(23): 269–270. |
[6] | 李红华, 徐小作. 游泳池水中尿素的连续流动分析测定法[J]. 环境与健康, 2007, 3(24): 176–177. |
[7] | 王小静, 白欣, 杨丽君. 连续流动注射分析法检测游泳池水中尿素[J]. 预防医学论坛, 2015, 1(21): 54–55. |