代智慧

（朔州師范高等?？茖W(xué)校，山西 朔州 036002）

銅(Cu)元素和鉻元素(Cr3+)都屬于人體所必需的微量元素，人體長(zhǎng)期缺少這兩種元素時(shí)就會(huì)引起各種疾病[1-2]。但是，當(dāng)Cu和Cr元素在人體中達(dá)到或超過(guò)一定的限值時(shí)，也會(huì)給人體帶來(lái)非常嚴(yán)重的傷害[3]。例如：Cu過(guò)量會(huì)引起機(jī)體出現(xiàn)肌痛、腹痛、腹瀉，酸中毒，誘發(fā)胰腺炎和休克等癥狀。如果Cr超標(biāo)，身體便會(huì)出現(xiàn)一些皮膚和呼吸道系統(tǒng)病變等問(wèn)題。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)中有嚴(yán)格要求，生活飲用水及地面水中的Cu和Cr的質(zhì)量濃度分別不能超過(guò)1.0 mg·L-1和0.05 mg·L-1[4]。但是，在日常生活中，人們經(jīng)常使用的飲用水設(shè)備中難免會(huì)使用一些不合格的配件，這很可能會(huì)導(dǎo)致飲用水中的重金屬離子含量超標(biāo)，飲用這樣的水會(huì)對(duì)人身體產(chǎn)生傷害。如果環(huán)境中的河水或湖水等受到重金屬Cu和Cr的污染，重金屬Cu和Cr也會(huì)在水中的魚類體內(nèi)富集，大量食用后同樣會(huì)使人體內(nèi)重金屬含量超標(biāo)，對(duì)健康極為不利。準(zhǔn)確檢測(cè)出飲用水及環(huán)境水樣中Cu和Cr的濃度就變得很有現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)今社會(huì)，在眾多金屬離子檢測(cè)方法中，石墨爐原子吸收法(GFAAS)因其具有使用量較少、操作簡(jiǎn)單、測(cè)試快捷及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)[5-11]，是檢測(cè)水中重金屬的最實(shí)用的一種方法。

因此，采用石墨爐原子吸收法分別對(duì)三種常見(jiàn)的飲用水(桶裝水、直飲水機(jī)凈化水和自來(lái)水)及湖水中的Cu和Cr含量進(jìn)行了測(cè)定。除此之外，還通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法的準(zhǔn)確性及精確度進(jìn)行了測(cè)試。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)(TAS-990型，北京普析通用有限公司)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(101-0型，北京科偉永興儀器有限公司)；具塞(磨口)刻度管(50 mL，天津科密歐有限公司)；分子生物型超純水機(jī)(AFZ-2001-V型，重慶頤洋有限公司)；型臺(tái)式離心機(jī)(TD5G，青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司)。

Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 mg·mL-1，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；Cr標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 mg·mL-1，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；濃HNO3(AR，嘉興市精博化學(xué)品有限公司)。0.500 0 mol·L-1稀HNO3的配制：準(zhǔn)確量取32.00 mL濃HNO3置于1 000 mL的容量瓶中，加水稀釋并定容，輕輕搖勻后備用。銅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：準(zhǔn)確吸取Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.00 mL于100.00 mL容量瓶中，加0.500 0 mol·L-1的稀HNO3至刻度線，稀釋成質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的銅標(biāo)準(zhǔn)使用液。從中移取10.00 mL于100 mL容量瓶中，再加0.500 0 mol·L-1稀HNO3至刻度線，稀釋成1μg·mL-1的銅標(biāo)準(zhǔn)使用液，搖勻，封口待用。C r標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(0.1μg·mL-1)制備方法同前。桶裝飲用水(市售)。

1.2 水樣中Cu和Cr含量的測(cè)定

1.2.1 水樣的采集與處理

利用潔凈且干燥的采樣瓶分別采集桶裝水(B)、直飲水機(jī)凈化水(C)，自來(lái)水(D)以及湖水(E)四種不同水樣(表1)，然后用移液管吸取等量的水樣至離心管中，裝有水樣的離心管在離心機(jī)上離心20 min后取出，取上層清液轉(zhuǎn)移至潔凈干燥的具塞管中，封口待測(cè)。

表1 四種不同的水樣

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1）Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確移取質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1的Cu標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00和4.00 mL分別轉(zhuǎn)移到6只相同體積的容量瓶中(50 mL)，然后加稀HNO3(0.500 0 mol·L-1)至刻度后搖勻，封口膜封口待用。所得到的6個(gè)不同的Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(C)分別為0.00、10.00、20.00、40.00、60.00和80.00 μg·L-1。將配好的6個(gè)不同濃度的溶液依次用移液槍準(zhǔn)確移取10 μL進(jìn)行測(cè)定吸光度，利用測(cè)得的吸光度值A(chǔ)和溶液的準(zhǔn)確濃度C來(lái)繪制Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2) Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確移取質(zhì)量濃度為0.1 μg·mL-1的Cr標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL分別轉(zhuǎn)移到6個(gè)相同體積的容量瓶中(50 mL)，同樣加稀HNO3(0.500 0 mol·L-1)至刻度線后搖勻，封口膜封口待用。所得到的6個(gè)不同的Cr的標(biāo)準(zhǔn)濃度分別為0.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 μg·L-1。Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法同(1)。

1.2.3 水樣分析及加標(biāo)實(shí)驗(yàn)

1) 水樣分析：利用移液槍準(zhǔn)確移取10 μL不同的水樣分別平行測(cè)定3次，利用得到的吸光度值，分別對(duì)樣品的兩種重金屬離子進(jìn)行分析。

2) 加標(biāo)實(shí)驗(yàn)：取20.00 mL水樣于具塞管中，然后準(zhǔn)確移取1.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液到具塞管，搖勻。最后，移液槍移取10 μL水樣注入石墨爐中，測(cè)試其吸光度值后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到實(shí)際濃度，計(jì)算其回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu和Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線

首先，利用Cu和Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液的不同濃度C對(duì)應(yīng)的吸光度A分別繪制了Cu和Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖1為Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線和Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖1(a)中可以看到，實(shí)驗(yàn)得到Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液的回歸曲線方程為：

圖1(b)中看到Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液的回歸曲線方程為：y=0.003 8x-0.000 4，R2=0.999 37。以上兩個(gè)回歸曲線方程的相關(guān)系數(shù)R2都接近于1，說(shuō)明Cu和Cr的標(biāo)準(zhǔn)曲線符合要求，可用于準(zhǔn)確計(jì)算重金屬離子的濃度。

圖1 (a) Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線；(b) Cr標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 不同水樣中Cu和Cr含量分析及加標(biāo)實(shí)驗(yàn)

接下來(lái)，對(duì)收集到的四種不同水樣進(jìn)行了預(yù)處理，后通過(guò)儀器直接測(cè)試它們的吸光度。圖2為收集的不同水樣中Cu和Cr含量的檢測(cè)結(jié)果。從圖2(a)可以看到，桶裝飲用水(B)和家用自來(lái)水(D)兩個(gè)樣品中均未檢測(cè)出含有銅，這是由于二者中的Cu2+非常低導(dǎo)致儀器無(wú)法檢出。但是，直飲水機(jī)凈化水(C)和湖水(E)都檢出了銅離子，Cu2+平均質(zhì)量濃度分別為9.168和2.904 μg·L-1，RSD分別為1.610%和6.667%。讓人很意外的是，直飲水機(jī)凈化水比湖水中的銅含量要高，主要原因可能是由于校園直飲水機(jī)所用到的不銹鋼中含有少量銅的成分，長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中銅會(huì)溶出，以Cu2+的形式出現(xiàn)在飲用水中。但我們不必過(guò)于擔(dān)心，兩種水中檢出的銅含量均未超過(guò)GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中要求的生活飲用水中c（Cu）≤1 mg·L-1的限值[4]。圖2(b)為四種不同水樣中Cr含量的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。從圖中可以看出，桶裝飲用水(B)和湖水(D)中都未檢出鉻，這也是因?yàn)閮煞N水中的Cr3+濃度非常低導(dǎo)致儀器無(wú)法檢出。而直飲水機(jī)凈化水(C)和家用自來(lái)水(D)檢出了平均質(zhì)量濃度分別為5.693和6.833 μg·L-1的Cr3+，RSD分別為9.434%和10.465%。直飲水機(jī)凈化水除了檢出Cu含量外還檢出了Cr含量，這意為著直飲水機(jī)中的不銹鋼中還含有鉻的成分。此外，家用自來(lái)水中也檢出了一定濃度的Cr3+，可能來(lái)源于水龍頭里含有微量的Cr。不過(guò)，大家不用擔(dān)心，水樣中檢測(cè)出的Cr3+均未超過(guò)GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中生活飲用水中c（Cr）≤0.05 mg·L-1的限值[4]。

圖2 (a) 四種水樣中的Cu質(zhì)量濃度；(b) Cr質(zhì)量濃度

最后，為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度和判斷試驗(yàn)方法的精密度，還在直飲水機(jī)凈化水和湖水中進(jìn)行了Cu加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。表2為直飲水機(jī)凈化水和湖水兩種不同水樣中的Cu加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從表中可以看到，兩種水樣加標(biāo)回收率在94.3%～97.4%之間，直飲水機(jī)凈化水和湖水的平均加標(biāo)回收率分別為96.3%和96.7%，由此說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)使用的方法準(zhǔn)確可靠。

表2 Cu加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

3 結(jié) 論

正利用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)分別測(cè)定了四種不同水樣（桶裝飲用水、直飲水機(jī)凈化水、自來(lái)水和湖水）中的Cu2+和Cr3+含量，經(jīng)過(guò)檢測(cè)后可知四種水樣中Cu2+和Cr3+濃度均未超過(guò)我國(guó)規(guī)定的限值。銅加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)說(shuō)明該方法操作簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可廣泛推廣到其它重金屬含量方面的檢測(cè)。