【摘要】隨著社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，更加關(guān)注環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)工作的實(shí)際效果。所謂環(huán)境監(jiān)測(cè)，是指針對(duì)影響環(huán)境質(zhì)量因素的一些代表值進(jìn)行測(cè)定，繼而確定環(huán)境質(zhì)量、污染程度以及變化趨勢(shì)。氟化物屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要指標(biāo)之一，對(duì)環(huán)境污染程度具有重要的指向性作用。本文主要分析了環(huán)境監(jiān)測(cè)中對(duì)氟化物的常用檢測(cè)方法。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境監(jiān)測(cè) ?氟化物 ?檢測(cè)方法 ?電極法

【中圖分類號(hào)】X830 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）32-0095-02

1.氟化物

氟化物屬于鹵族元素所構(gòu)成的化合物。氟和其它鹵族元素的性質(zhì)相似，一般會(huì)以單負(fù)陰離子的形式存在（即氟離子F-）。此外，氟離子可以與氦、氖和氬等惰性元素之外的所有元素結(jié)合形成二元化合物。氟元素不僅可以生成能夠致命的毒素Sarin，也可生成特效藥Efavirenz;可以是易溶于水的氟化鈣，也可以是有著強(qiáng)反應(yīng)性的四氟化硫。氟非常容易和高氧化態(tài)陽(yáng)離子之間形成穩(wěn)定濃度結(jié)合離子，比如AlF。氟和其它鹵族元素的不同之處在于，可以與鋰、堿土金屬和鑭系元素結(jié)合形成難溶于水的物質(zhì)。氫氟酸屬于一種氟化氫水溶液，是常見(jiàn)的具有強(qiáng)還原性的弱酸。含有金屬元素的氟化物能夠形成各類酸式鹽，比如螢石和KHF2等。堿金屬元素的碳酸鹽（亦或是氫氧化物）和氫氟酸之間反應(yīng)能夠獲得堿金屬的各類氟化物。

2.環(huán)境監(jiān)測(cè)中氟化物檢測(cè)常用方法

氟化物是環(huán)境監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，依據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中對(duì)氟化物的檢查方法主要包括：

2.1比色法

在針對(duì)環(huán)境樣品中氟化物進(jìn)行檢測(cè)的工作中，比色法屬于一種經(jīng)典而又常用的方法，此方法的特征為鋯鹽與茜素磺酸鈉處于酸性溶液當(dāng)中會(huì)形成紅色的絡(luò)合物，如果所檢測(cè)樣品內(nèi)含有氟離子，會(huì)與鋯離子之間發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生無(wú)色氟化鋯，同時(shí)釋放黃色茜素磺酸鈉，可以根據(jù)溶液色度變化（由紅色變成黃色）與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比色，實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量效果。如果試樣溶液為50ml，則對(duì)氟化物濃度的測(cè)定下限是0.4mg/l，而測(cè)定上限是1.5mg/l，在樣品濃度較高時(shí)可采取稀釋測(cè)定的方法。相比之下，此方法具有較強(qiáng)的便捷性與時(shí)效性，不過(guò)其檢測(cè)結(jié)果實(shí)際誤差較大，適合用在對(duì)地下水、地表水、工業(yè)廢水以及飲用水氟化物的檢測(cè)當(dāng)中。

2.2分光光度法

經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，逐漸衍生出多針?lè)餀z測(cè)方法，分光光度法便是目前應(yīng)用最為廣泛的一種方法，通常用在對(duì)地下水、地表水以及工業(yè)廢水氟化物的測(cè)定當(dāng)中。其作用原理為：如果乙酸溶液pH值處于4.0左右的時(shí)候，被檢測(cè)水樣中的氟離子會(huì)和氟試劑、硝酸鑭發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色的絡(luò)合物，此絡(luò)合物處在620nm波長(zhǎng)條件下，其吸光度和氟離子的濃度成正比。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，該種檢測(cè)方法的檢出上限為0.08mg/l，測(cè)定下限為0.02mg/l。此方法的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在適合用在對(duì)氟含量較低水樣的檢測(cè)當(dāng)中，而缺點(diǎn)體現(xiàn)在其檢測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)，而且實(shí)驗(yàn)步驟繁雜。

2.3電極法

電極法是另一種對(duì)水中氟化物進(jìn)行檢測(cè)的常用方法，其特征體現(xiàn)在氟電極構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，而且具備良好的靈敏度，對(duì)于氟離子具有非常好的選擇性，其穩(wěn)定時(shí)間較短，實(shí)際操作更為簡(jiǎn)單。為防止操作過(guò)程所導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，要針對(duì)具體流程進(jìn)行嚴(yán)格控制，要求實(shí)驗(yàn)人員對(duì)氟電極和參比電極特性非常熟悉。該方法的作用原理為：在被測(cè)溶液當(dāng)中，氟離子選擇電極會(huì)和參比甘汞電極共同構(gòu)成原電池，在原電池的作用之下，氟離子活度會(huì)發(fā)生變化，繼而引發(fā)原電池電動(dòng)勢(shì)的改變，可以通過(guò)對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)所呈現(xiàn)變化的檢測(cè)，測(cè)定溶液當(dāng)中氟離子活度的大小。溶液當(dāng)中氟離子活度相應(yīng)對(duì)數(shù)值會(huì)與原電池電動(dòng)勢(shì)之間呈線性相關(guān)，符合能斯特方程。標(biāo)準(zhǔn)加入法與標(biāo)準(zhǔn)曲線法屬于對(duì)電極法應(yīng)用中最常用的輔助方法。

2.3.1大氣濾膜采樣

處于大氣樣品當(dāng)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，通過(guò)對(duì)采樣流量與時(shí)間的固定，檢測(cè)濾膜當(dāng)中氟化物含量。此方法主要適合用在對(duì)空氣環(huán)境中氟化物每小時(shí)濃度與日平均溫度進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)進(jìn)樣體積為6立方米時(shí)，利用電極法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定下限是0.9？滋g/m3。此方法的原理是將大氣進(jìn)樣體積固定，大氣樣品當(dāng)中的氟化物在經(jīng)過(guò)濾膜（磷酸氫二鉀浸潤(rùn)）時(shí)，會(huì)被濾膜固定或者阻隔，隨后針對(duì)濾膜中的氟化物利用鹽酸溶液進(jìn)行洗脫。

2.3.2 ?石灰濾紙采樣

在針對(duì)大氣環(huán)境中長(zhǎng)期范圍內(nèi)平均氟化物含量加以測(cè)定時(shí)，便需要作較長(zhǎng)時(shí)間采樣處理。以一個(gè)月為周期進(jìn)行采樣，對(duì)大氣當(dāng)中氟化物含量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，其檢測(cè)下限是0.18？滋g/（dm ?d）。此方法的原理在于大氣中氟化物和經(jīng)過(guò)氫氧化鈣浸潤(rùn)的濾紙長(zhǎng)期接觸，繼而形成反應(yīng)被固定，通過(guò)TISABⅡ緩沖液浸提吸收，隨后結(jié)合電極法加以測(cè)定，得到石灰濾紙中氟離子相應(yīng)的濃度值，繼而計(jì)算與分析得出一定時(shí)間之內(nèi)大氣當(dāng)中氟離子的平均含量。

2.3.3電極法的優(yōu)缺點(diǎn)

氟離子選擇電極法屬于一種十分傳統(tǒng)的氟元素測(cè)定方法，具有快速、精準(zhǔn)、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，通常情況下，環(huán)境樣品當(dāng)中的氟含量會(huì)呈現(xiàn)出較大的變化，會(huì)受到各種因素的影響，比如pH、溫度、電極老化、緩沖劑濃度以及攪拌速度等。如果所利用的緩沖劑濃度過(guò)高，會(huì)影響到檢測(cè)靈敏度，無(wú)法得出準(zhǔn)確的結(jié)果。因此，在工作實(shí)踐中，要合理設(shè)計(jì)緩沖劑濃度，以準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境樣品當(dāng)中氟元素的含量。

2.4色譜法

近些年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與檢測(cè)手段的持續(xù)更新和發(fā)展，使離子色譜法被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，而在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用最為廣泛，不僅能夠測(cè)定水當(dāng)中氟化物的含量，還能測(cè)定土壤以及大氣等環(huán)境樣品當(dāng)中的氟化物。與其它方法相比，利用離子色譜法測(cè)定地表水當(dāng)中氟元素的含量，具有更好的靈敏度，并且測(cè)定速度比較快，實(shí)際應(yīng)用效果較好。離子色譜儀在構(gòu)成上較為復(fù)雜，其構(gòu)成部分包括進(jìn)樣閥、抑制器、高壓泵、保護(hù)柱以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。比較常見(jiàn)的離子色譜檢測(cè)器包括三種：電導(dǎo)檢測(cè)器、光學(xué)檢測(cè)器以及安培檢測(cè)器。在離子色譜法中，抑制器主要起到兩方面作用：

（1）能夠有效降低淋洗液背景電導(dǎo)。

（2）提高被測(cè)離子所具備的電導(dǎo)值，從而改善信噪比。

利用離子色譜法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品當(dāng)中單個(gè)元素的測(cè)定，還能同時(shí)檢測(cè)樣品溶液當(dāng)中的多種陰離子，結(jié)合自動(dòng)進(jìn)樣器與相關(guān)軟件形成自動(dòng)化操作，在分析完成之后能夠自動(dòng)生成報(bào)告并打印，大幅提高工作效率。樣品溶液當(dāng)中氟離子在被堿性淋洗液淋洗之后，可以較為準(zhǔn)確地獲得相應(yīng)測(cè)定值。

雖然離子色譜法對(duì)于環(huán)境樣品當(dāng)中陰離子的測(cè)定具有非常顯著的效果，不過(guò)其儀器較為昂貴，而且日常維護(hù)和配件更換等費(fèi)用較高，樣品溶液當(dāng)中所含有的低分子有機(jī)酸會(huì)影響到氟元素的測(cè)定結(jié)果。

3.電極法測(cè)定水中氟化物濃度

經(jīng)過(guò)上文的分析可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)氟化物的各種檢測(cè)方法都具有其具體的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要進(jìn)行綜合分析。下面以電極法為例，分析水中氟化物的檢測(cè)過(guò)程。

3.1材料和方法

3.1.1試劑

①離子強(qiáng)度緩沖液。取59g氟化鈉、3.48g檸檬酸三鈉以及57ml冰乙酸，將其溶解在純水中，隨后用氫氧化鈉溶液（濃度為400g/l）調(diào)節(jié)pH至5.0-5.5，并用純水稀釋到1000ml。

②氟化物標(biāo)準(zhǔn)使用液。

3.1.2測(cè)定方法

①樣品處理。依據(jù)水樣受到氟化物污染的程度，利用純水對(duì)水樣進(jìn)行稀釋;②在50ml容量的塑料杯當(dāng)中分別吸取氟化物標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.2、0.6、1、2、4、6ml，并分別加入純水到10ml，分別加入離子強(qiáng)度緩沖液10ml。其標(biāo)準(zhǔn)系列濃度是0、0.2、0.6、1、2、4、6mg/l（以氟離子計(jì)）;③在50ml塑料杯中加入樣品稀釋液10ml，分別加入離子強(qiáng)度緩沖液10ml;④將磁攪拌子分別放入標(biāo)準(zhǔn)系列溶液與樣品稀釋液當(dāng)中，利用電磁加熱棒進(jìn)行攪拌，不斷攪拌的過(guò)程中讀取平衡電位值（是指電位值的變化低于0.5mV/min的情況）;⑤用標(biāo)準(zhǔn)系列濃度負(fù)電位值減去0mg/l情況下的負(fù)電位值，記為x，將各標(biāo)準(zhǔn)系列濃度相應(yīng)對(duì)數(shù)記為y，隨后計(jì)算氟化物直線回歸公式以及直線回歸系數(shù)。用樣品所測(cè)得負(fù)電位值減標(biāo)準(zhǔn)系列氟標(biāo)準(zhǔn)濃度相應(yīng)負(fù)電位值，可以計(jì)算得出樣品對(duì)數(shù)濃度具體的數(shù)值，隨后再求出反對(duì)數(shù)，便可獲得樣品濃度數(shù)值。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一。

3.3討論

3.3.1 ?氟化物標(biāo)準(zhǔn)曲線以及樣品稀釋度的確定

在合理范圍內(nèi)增大氟離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍，同時(shí)依據(jù)不同水樣受到氟離子污染程度的區(qū)別，利用純水進(jìn)行稀釋，從而適應(yīng)環(huán)境當(dāng)中氟離子污染情況的復(fù)雜性。結(jié)果顯示，樣品3與樣品4嚴(yán)重超過(guò)氟化物的排放標(biāo)準(zhǔn)3mg/l。

3.3.2 ?標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸系數(shù)

經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析，可以發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)系列曲線具有較好的筆直程度，證明所獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為可靠。

3.3.3 ?溫度和斜率

在實(shí)際測(cè)定過(guò)程當(dāng)中，標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品液在溫度上要保持一致。此實(shí)驗(yàn)溫度是27℃，斜率為58，與理論斜率58.2之間相接近，因此所獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的準(zhǔn)確性。

3.3.4 ?pH范圍與干擾物質(zhì)消除

為防止氫氧根離子對(duì)氟化物測(cè)定過(guò)程形成干擾，需要加入一定量的離子強(qiáng)度緩沖液，在測(cè)試過(guò)程中要控制溶液pH于特定數(shù)值。此外，離子緩沖液能夠在一定程度上消除與氟離子所形成絡(luò)合物的鋁離子、鐵離子的干擾。應(yīng)用電極法對(duì)氟化物濃度進(jìn)行測(cè)定，可以排除渾濁度與因色度對(duì)液體樣品在測(cè)定過(guò)程中所形成的干擾。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在國(guó)民環(huán)保意識(shí)日漸提升的今天，開(kāi)展環(huán)境監(jiān)測(cè)工作具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)榄h(huán)保工作指導(dǎo)具體的方向，促進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。作為一名環(huán)境監(jiān)測(cè)工作人員，要在日常工作中積極探索，對(duì)國(guó)內(nèi)外其他科研人員的先進(jìn)工作經(jīng)驗(yàn)加以借鑒，繼而與我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展情況相結(jié)合，創(chuàng)建出一套更加符合我國(guó)國(guó)情的氟化物監(jiān)測(cè)體系，在實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的同時(shí)，為國(guó)家環(huán)保事業(yè)的發(fā)展注入源源不斷的活力。

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作者簡(jiǎn)介：

努扎艾提·艾比布（1982-），女， 維吾爾族，新疆人，研究生， 副教授，研究方向：水體新型污染的生物、化學(xué)去除研究。