水污染中As离子检测研究

刘 屹，马晓未，乔 婧

污水处理

水污染中As离子检测研究

刘 屹1，马晓未2，乔 婧1

（1.南水北调中线干线建设管理局，北京100038；2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

研究了环境中常见的无机阴离子和有机配体对Zr-oxide DGT测定无机As的影响，并将不同厚度扩散相的Zr-oxide DGT技术应用于野外现场实际水体中As的测试，以期为Zr-oxide DGT技术的推广和应用提供更具体的数据支撑。

氧化锆；薄膜扩散梯度技术（DGT）；无机阴离子

在自然水体中，As主要以无机态的As酸盐（As（V））和亚As酸盐（As（III））形态存在，其形态易受环境和生物的影响而发生变化。因此维持水体样品的原有性质，是准确获取水体As形态信息的前提。现有研究多采用传统的主动采样技术（即采集水样，酸化处理等传统的方式保存水样），该方法具有一定的破坏性，易造成As的形态发生变化而影响分析结果。近年来，非破坏性的被动采样技术受到关注，该类技术以目标物在不同的化学势能驱动下从样本介质到收集介质的自由扩散为基本原理，可以在不干扰水体环境的前提下收集目标物信息，薄膜扩散梯度技术（Diffusive gradients in thin films Technique，DGT）是其中有代表性的技术之一。

1 材料与方法

1.1 主要仪器和试剂

1.1.1 主要仪器

QB-9006恒温微孔板快速振荡器；原子荧光光谱仪（北京瑞利仪器分析有限公司研发的HG-AF-610D2）；QB-9006恒温微孔板快速振荡器；pH计（安莱立思，pH400型台式）；WIGGENS（WH-610D，Wiggens）磁力搅拌器；电子分析天平（上海精科天美贸易有限公司，JA2603B）。

1.1.2 主要试剂

Cross-linker交联剂；As（III）标准溶液；八水合氧氯化锆；丙烯酰胺；甲叉双丙烯酰胺；过硫酸铵；硫脲；四甲基乙二胺；滤膜；氢氧化钠；硝酸钠；NaCl；盐酸；硼氢化钾；KH2PO4储备液。

1.2 实验方法与步骤

1.2.1 实验方法

（2）本文将Zr-oxide DGT技术应用于现场水体中As的测定。分别选择南京师范大学鼓楼校区池塘和江苏省南京市秦淮河（石头城段）两个水体进行野外测试。制作不同厚度扩散相的Zr-oxide DGT装置进行投放，扩散相的厚度分别为0.013，0.043，0.053，0.067，0.077和0.093cm。将DGT置在两个采样点水面下30cm，其中每个厚度扩散相的DGT平行放置3个，放置4d后回收DGT。

1.2.2 测定步骤

（1）打开DGT装置，取出内层的Zr-oxide固定膜放入2mL离心管中，加入1.8mL1M NaOH振荡洗脱24h，洗脱液和原实验溶液中As含量均用HG-AFS进行测定。以As标准液（GBW（E）080585）进行为质控检样，测量相对误差小于5%。

2 结果与讨论

2.1 HCO-3影响

图1 对Zr-oxide DGT测定的影响

图2 对Zr-oxide DGT测定的影响

2.3 Cl-影响

图3 Cl-对Zr-oxide DGT测定的影响

图4 SiO2-3对Zr-oxide DGT测定的影响

3 Zr-oxide DGT技术在野外水体中的应用

由表1可知，Zr-oxide DGT野外投放的两水体均呈现弱酸性（6.53～6.76），HCO-3，SO24-，Cl-和可溶性SiO23-的浓度及TOC均在常见水体的正常范围之内。DGT放置期间（4d），采用传统的主动采样（收集水体过滤）方法获得南师大池塘和秦淮河水体中溶解态As的平均浓度分别为2.479±0.398μg/L（16.05%）和5.903±0.520μg/L（8.81%）。

表1 采样水体的基本理化指标单位：mg/L

由图5可见，采用Zr-oxide DGT技术测定的溶解态As浓度分别为2.504±0.331μg/L（13.22%）和6.443± 0.424μg/L（6.58%）。两种方法获得的水体溶解态As浓度相近，经过独立样本的T检验显示两者之间无显著差异（P＞0.05）。结果表明，Zr-oxide DGT技术可用来原位测量常见水体中溶解态As的平均浓度，且DGT法测定的相对误差（6.58%～13.22%）小于传统的主动采样方法（8.81%～16.05%）。

图5 Z rO-DGT对As累积量与扩散层厚度关系

在自然水体中由于水流速度的影响，DGT装置表面的扩散边界层（δ）不能忽略，通常将不同厚度扩散层的DGT组装成套用于野外水体目标物的测试。本研究野外测试发现两处天然水体的δ分别为0.041（南师大池塘）和0.044cm（秦淮河），这与之前的实验者在实验室内和在田间的研究结果非常相似。例如，Warnken等发现实验室低速（＜60rpm）流动溶液中δ厚度0.044cm；Zhang等利用氧化铁-DGT技术野外测试流动性小的池塘水体中活性磷浓度，发现该技术表面的δ厚度为0.039cm。

4 结语

自然水体中赋存的常见无机阴离子与有机配体对于Zr-oxide DGT测定As的影响，并将Zr-oxide DGT应用于实际自然水体总溶解态As的测定。结果总结如下：

Zr-oxide DGT测As时对环境中常见的无机阴离子和有机配体具有较宽的适应范围。常见的无机阴离子和有机配体对Zr-oxide DGT长时间测As有不同程度的影响，其影响程度取决于浓度和放置时间。Zr-oxide DGT可用于野外常见水体中As的分析测定。

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Study on the detection of As ions in water pollution

LIU Yi1，MA Xiao-wei2，QIAO jing1
（1.Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project，Beijing100038，China；2.Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy Hydropower，Tianjin 300250，China）

The system studied common inorganic anions and organic ligands on the Zr-oxide DGT measured the effects of inorganic arsenic and different thickness phase diffusion Zr-oxide DGT technique application in the testing of arsenic in field water，in order to Zr-oxide DGT technique of promotion and should be used to provide more specific data to support.

Zirconia；diffusive gradients in thin films（DGT）；Arsenic pollution；Inorganic anion

X522

B

1672-9900（2016）04-0051-04

2016-07-26

刘屹（1984-），男（汉族），河北深州人，工程师，主要从事招投标工作建筑与设备管理工作，（Tel）15522266676。