快速檢測飲用水中氰化物的頂空氣相色譜測定法

趙玉妍，陳偉光

（天津市薊縣疾病預(yù)防控制中心，天津 301900）

氰化物是指帶有氰基（CN）的化合物。水體中氰化物主要來自工業(yè)電鍍、焦化、合成有機(jī)玻璃、油漆、染料、橡膠、殺蟲劑等工業(yè)廢水。氰化物在水中存在的形式是多樣的，有簡單的氰化物，如：HCN、KCN、NaCN、NH₄CN等，它們易溶于水，毒性大；還有絡(luò)合氰化物，如：[Ca(CN)₂]^?、[Zn(CN)₄]^2?、[Fe(CN)₆]^4?等，其毒性較前小，但在水中受pH值、水溫、日光照射的影響可分解簡單氰化物，仍有很大毒性^[1]。氰化物中毒是各種氰化物通過皮膚、呼吸道或消化道進(jìn)入人體內(nèi)所致。氰化物進(jìn)入人體后可迅速分解出游離的氰離子（CN^?），通過與細(xì)胞內(nèi)呼吸酶中的鐵、銅、鉬等金屬離子結(jié)合，導(dǎo)致該酶失活，喪失傳遞電子的能力，使呼吸鏈中斷而導(dǎo)致細(xì)胞窒息死亡。目前，有關(guān)水中氰化物含量檢驗(yàn)方法主要有快速檢測法^[2]（苦味酸試紙法、對硝基苯甲醛試紙法）、極譜法^[3]、離子選擇電極法^[4]、容量法^[5]、分光光度法^[5,6]、流動(dòng)注射光度法^[7]、離子色譜^[8]和氣相色譜法^[9]。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氰化物限值為0.05mg/L；檢驗(yàn)方法有異煙酸-吡唑酮分光光度法和異煙酸-巴比妥酸分光光度法^[6]。由于化學(xué)法中水樣須蒸餾預(yù)處理且操作比較繁瑣，筆者建立了飲用水中氰化物的頂空-毛細(xì)管氣相色譜法，該法適用于對大批量飲用水中氰化物的監(jiān)測。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器和試劑

Agilent-6820型氣相色譜儀，電子捕獲檢測器（ECD），Gerity NDS化學(xué)工作站，DB-5石英毛細(xì)管色譜柱（30m×0.25mm, 0.25μm）；電熱恒溫水浴鍋（控溫精度±0.5℃，天津市泰斯特儀器有限公司），20ml、100ml頂空瓶，50μl微量進(jìn)樣器。

磷酸鹽緩沖溶液（pH=7.0）：稱取34.0g磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）和35.5g磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄），溶于純水中，并稀釋至1000ml；氯胺T溶液（10g/L），抗壞血酸，以上試劑為分析純，氰化物標(biāo)準(zhǔn)溶液（中國計(jì)量科學(xué)研究院），實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

（1）原理 被測水樣置于密封的頂空瓶中，在pH=7.0，用氯胺T將氰化物轉(zhuǎn)變?yōu)槁然琛Ｔ谝欢囟认陆?jīng)一定時(shí)間的平衡，水中氯化氰逸至上部空間，并在氣液兩相中達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，氯化氰在氣相中的濃度與其在液相中的濃度成正比，通過對氣相中氯化氰濃度的測定，可計(jì)算出水樣中氰化物的濃度。

（2）水樣采集與保管 采樣時(shí)先加入0.3～0.5g抗壞血酸于頂空瓶內(nèi)，取水樣至滿瓶，密封，室溫保存，24h內(nèi)測定。

（3）色譜條件 ECD，DB-5色譜柱，柱箱溫度40℃（3min），進(jìn)樣口溫度200℃，檢測器溫度250℃；氮?dú)饬髁?.0ml，分流比1 : 30；進(jìn)樣量30μl。

（4）工作曲線的制作 取7個(gè)20ml頂空瓶，分別加入10ml超純水，依次加入氰化物標(biāo)準(zhǔn)

溶液（50μg/ml）：0.0、0.001ml、0.002ml、0.004ml、0.006ml、0.008ml、0.010ml；相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)0.0、0.005μg/ml、0.01μg/ml、0.02μg/ml、0.03μg/ml、0.04μg/ml、0.05μg/ml。向標(biāo)準(zhǔn)系列各加入0.1ml磷酸鹽緩沖溶液，0.2ml氯胺T溶液，密封，置50℃水浴中平衡30min。調(diào)節(jié)色譜儀至最佳狀態(tài)，抽取頂空瓶內(nèi)液上空間氣體30μl，平行測定3次；以峰面積為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)繪制工作曲線。定性：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色譜圖組分的保留時(shí)間確定被測樣品中組分的名稱。定量：直接從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找出水樣中氯化氰（以CN^?計(jì)）的質(zhì)量濃度，以毫克每升（mg/L）表示。實(shí)際水樣測定：取水樣10ml，以上同標(biāo)準(zhǔn)曲線制作，同時(shí)作試劑空白。

2　結(jié)果與討論

2.1　色譜條件的優(yōu)化

配制模擬水樣（含氰化物濃度為0.01μg/ml），按1.2節(jié)（3），不斷改變柱溫35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，比較了DB-FFAP、DB-17、DB-5、DB-1等不同極性石英毛細(xì)管色譜柱的分離效果。結(jié)果表明：當(dāng)柱溫40℃時(shí)，DB-FFAP柱未能檢測出氯化氰，DB-17柱靈敏低，水蒸氣和氯化氰色譜峰有拖尾現(xiàn)象且保留時(shí)間延長。DB-1和DB-5柱對空氣、水、氯化氰可實(shí)現(xiàn)良好的分離；且DB-5柱分離效果優(yōu)于DB-1柱，在35～40℃時(shí)峰面積有最大值且峰形對稱，3min內(nèi)可完成分析。實(shí)驗(yàn)選用DB-5柱，以柱溫40℃作為最佳方法條件（見圖1）。

2.2　方法的線性和檢出限

本法在0.005～0.05μg/ml范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，回歸方程y =19823.4x+30.6734， r=0.9997，方法檢出限（以S/N=3計(jì)）為0.13μg/L。

2.3　緩沖溶液用量

取同一濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01μg/ml），固定0.2ml氯胺T溶液，不斷改變緩沖溶液用量0.1ml、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml，按1.2節(jié)（3）條件測定氯化氰。結(jié)果表明：在0.1～0.2ml緩沖溶液時(shí)色譜峰面積有最大值，隨著緩沖溶液用量的遞增則色譜峰面積逐漸減小。本法選用緩沖溶液加入量為0.1ml。

2.4　氯胺T溶液用量

取同一濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01μg/ml），固定0.1ml緩沖溶液，不斷改變氯胺T溶液用量0.1ml、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml、0.6ml、0.7ml，按1.2節(jié)（3）條件測定氯化氰。結(jié)果表明：在0.1～0.3ml氯胺T溶液時(shí)色譜峰穩(wěn)定且有最大值。為保證其氧化能力足夠，本法選用氯胺T溶液加入量為0.2ml。

2.5　平衡溫度對響應(yīng)值的影響

在頂空氣相色譜法中，目標(biāo)組分的色譜響應(yīng)值受溫度的影響，提高頂空溫度可增大氯化氰在氣相中的分配系數(shù)，提高靈敏度。取10ml自來水，加入0.01μg/ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，不斷改變水浴溫度30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，平衡30min；觀察加熱溫度與氯化氰響應(yīng)值之間的關(guān)系。結(jié)果表明：氯化氰響應(yīng)值隨溫度的升高而增大，水溫在50～60℃時(shí)有最大值且干擾峰不影響測定。考慮到當(dāng)加熱溫度過高時(shí)，容易導(dǎo)入儀器過多水蒸氣而影響ECD的使用壽命。因此，方法選擇水溫50℃作為樣品平衡溫度。

2.6　加熱時(shí)間對響應(yīng)值的影響

取同一濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01μg/ml），在50℃水浴中不斷改變加熱時(shí)間20min、30min、40min、50min、60min，觀察色譜分析對氯化氰響應(yīng)值的影響。結(jié)果表明：在30min時(shí)色譜峰響應(yīng)有最大值，說明氯化氰在水溫50℃，恒溫30min時(shí)基本達(dá)到了氣液平衡。

2.7　精密度和準(zhǔn)確度

取6份水樣各分為2組，各加入10ng/ml和30ng/ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，各測定6次。測定范圍、均值±標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為9.69～10.98ng/ml、10.22±0.41ng/ml、RSD＜4.0%和28.94～31.64ng/ml、30.01±0.86ng/ml、RSD＜2.9%。向自來水、井水、河水3份水樣中各加入0.02μg/ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，平均回收率為102%、97.9%、96.0%。

2.8　方法比較

取10份自來水，各加入0.02μg/ml標(biāo)準(zhǔn)溶液。用異煙酸-吡唑酮分光光度法^[6]與本法進(jìn)行比較。結(jié)果表明：兩方法差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.76，查表得t_0.05,9=2.26；t＜t_0.05,9），說明方法的檢測結(jié)果可靠。

2.9　干擾實(shí)驗(yàn)

在模擬水樣（含0.02mg/L的氰化物）中加入飲用水中常見的離子（濃度單位：mg/L），如：As²⁺（0.01）、Cd²⁺(0.01)、Cr²⁺(0.05)、Pb²⁺(0.05)、Hg²⁺(0.005)、Se²⁺(0.02)、Al³⁺(0.1)、Fe³⁺(0.3)、Mn²⁺(0.1)、Cu²⁺(1.0)、Zn²⁺(1.0)、Na⁺(100)、K⁺（50）、Ca²⁺(200)、Mg²⁺(100)、Cl^?(300)、(300)、NH₃-N(0.5)、-N(10)、NO₂-N(0.1)、F^?(3.0)、三氯甲烷（0.0005）、四氯化碳（0.0002）等。分析表明：上述離子不影響氯化氰的測定。

2.10　樣品測定

用本法測定210份飲用水樣品，水中氰化物含量為：自來水0.13～2.20μg/L；井水0.13～3.20μg/L；河水0.13～0.70μg/L。

3　小結(jié)

筆者建立了飲用水中氰化物的頂空-氣相色譜測定法。實(shí)驗(yàn)證明：該法具有靈敏度高、分離效果好，使用試劑少，定量準(zhǔn)確、操作簡便快捷等特點(diǎn)，適用于對大批量樣品的快速和準(zhǔn)確的檢測。

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作者簡介：趙玉妍，女，主管技師，工作方向，衛(wèi)生檢驗(yàn)。Tel: 13612037987，E-mail：jxcdc-sys@163.com