两种分光光度法测定水中锰含量的对比研究

徐梦甜，胡 皓，傅婉芝

（杭州建德自来水有限公司，浙江 杭州 311600）

锰是人体和动植物所必需的微量元素之一，适量的锰有利于健康，但摄入过量会造成身体机能不同程度的损害或病变[2]。据调查研究表明，季节性锰超标已成为浙江省水库水的共性，锰超标现象主要出现在5月～10月。其中，7月～8月锰含量相对较高，个别水库最高已超过2.0 mg/L[3]。水中锰含量测定的方法较多，其中，过硫酸铵分光光度法中使用的试剂过硫酸铵不易保存，且在测定过程中，每个测定样均需称取定量过硫酸铵，过程较为麻烦，另外测定需用有毒试剂硫酸汞作为催化剂，若大量使用会造成严重的环境污染。有关调查表明，当尿汞值超过0.05 mg/L时即可引起汞中毒[4]；火焰原子吸收分光光度法操作简便、快速、准确，适用于环境水样测定，但该方法所用仪器以及后期维护价格昂贵，不适合基层检测单位使用。

为经济、简便、快速、环保地完成水中锰含量的检测，将对《GB/T 5750-2006 生活饮用水标准检验方法》中过硫酸铵分光光度法测定锰的方法进行改进。具体改进措施为：（1）为减少称量次数，降低过硫酸铵潮解、变质的可能，将固体过硫酸铵配制成50%的过硫酸铵溶液进行实验；（2）汞离子能消除氯离子对实验的影响，将硝酸银-硫酸汞 溶液中硫酸汞浓度降低为2 g/ L（按10:1的加入量[5]）。本文将用改进后的过硫酸铵分光光度法以及火焰原子吸收分光光度法同时进行检测，并对检测结果进行对比研究，确认改进后的过硫酸铵分光光度法测定水中锰含量的可行性，并用于日常检测。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

实验中所有使用仪器如表1所示。

表1 所有使用仪器

1.2 试剂

实验中所有使用试剂如表2所示。

表2 所使用试剂

2 分析方法

2.1 改进后的过硫酸铵分光光度法

取8个150 mL锥形瓶，分别加入锰标准使用液：0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、6.00 mL、10.00 mL、20.00 mL、40.00 mL，再加入纯水稀释定容至50 mL，配制成0.00 mg/ L-4.00 mg/L浓度梯度的标准系列。

另取若干只150 mL锥形瓶，分别加入50 mL待测样。再加入2.50 mL硝酸银-硫酸汞溶液，置于加热板上加热煮沸至剩下约45 mL，取下稍冷后，加入2.50 mL过硫酸铵溶液，再次煮沸1 min，取下稍冷后，用水冷却至室温，转移至具塞比色管中，用纯水定容至50 mL，摇匀。于波长530 nm处，以纯水作参比，用5 cm比色皿测定吸光度。

2.2 火焰原子吸收分光光度法

通过优化，选择仪器最佳实验条件如下：波长279.5 nm，灯电流75%，通带0.2 nm，燃烧器高度7.0 mm，火焰类型空气-乙炔，燃气流量1.0 L/min。

火焰原子吸收分光光度法测定水中锰含量，具体分析步骤按照《GB/T 5750-2006 生活饮用水标准检验方法》中原子吸收分光光度法进行[6]。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线

按2.1、2.2方法分别进行测定，得到相应吸光度，以锰含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到回归方程。结果如下表3所示，由回归方程可见，改进后的过硫酸铵分光光度法测得的标准曲线的斜率更大，说明其灵敏度更高，表明该标准曲线适用于水中锰含量的测定。

表3 改进后的过硫酸铵分光光度法与火焰原子吸收分光光度法的标准曲线

3.2 锰质控样测定

用两种分光光度法分别测定锰质控样，平行测定3次，计算得出质控样中锰含量。由表4可知，通过两种分光光度法测定结果分别为0.355 mg/L和0.359 mg/L，该质控样的标准值为0.354 mg/L，扩展不确定度（k=2）为0.018，可见两种方法的测定结果均在质控样标准值的范围内，两种方法都能较为准确地测定出锰含量。

表4 改进后的过硫酸铵分光光度法与火焰原子吸收分光光度法测定锰质控样结果

3.3 水样测定结果

用两种分光光度法分别测定5组水样，每组水样平行测定3次，水样测定结果如表5所示。通过对平均值、相对标准偏差等的分析对比，两种分光光度法测定水中锰含量的结果基本一致。

3.4 加标回收率

在水样中准确加入浓度不等的锰标准液，用2.1、2.2方法分别进行测定，结果如表6所示。结果表明改进后的过硫酸铵分光光度法的加标回收率为96.00%-99.20%，平均回收率为97.57%；火焰原子吸收分光光度法的加标回收率为97.00%-101.00%，平均回收率为98.53%。说明改进后的过硫酸铵分光光度法和火焰原子吸收分光光度法均能准确地对水中锰含量进行测定。

3.5 加氯实验

在锰含量为0.200 mg/L的水样（不含氯）中，加入不等量的氯化钠溶液，用2.1的方法进行测定，每组平行测定3次，测定结果如表7所示。结果表明，当水中氯离子含量在10 mg/ L以下时，用2.1的方法进行测定，加入2.5 mL硫酸汞含量为2.0 g/ L的硝酸银-硫酸汞溶液，可以达到很好的掩蔽效 果。

表7 改进后的过硫酸铵分光光度法不等加量氯测定结果

3.6 精密度和准确度

通过对水样及加标回收率测定结果的分析（表5和表6），得到其标准偏差为0.0006-0.0064，说明改进后的过硫酸铵分光光度法同火焰原子吸收分光光度法一样，均具有良好的精密度和准确度。

表5 3组水样中锰含量 单位：mg/L

表6 加标回收率实验结果 单位：mg/L

4 结论

（1）通过将固体过硫酸铵配制成50%的过硫酸铵溶液进行实验，解决了反复称量、试剂分解、试剂损失等问题；通过降低硝酸银-硫酸汞溶液中硫酸汞含量（由75 g/L降为2 g/L），减少了硫酸汞对环境的污染，达到相对环保的目的。

（2）通过标准曲线的测定，说明相较于火焰原子吸收分光光度法，改进后的过硫酸铵分光光度法测得的标准曲线的斜率更大，灵敏度更高，从理论上来说，当水样中锰含量较低时，用改进后的过硫酸铵分光光度法测定更为合适。通过对质控样、加标样以及水样的测定，说明两种测定方法一样，测得的结果均真实、可靠、精密度高、准确性好。

（3）通过加氯实验的测定，说明当水样中氯离子含量在10 mg/L以下时，将硫酸汞加入量由1.875 g减少至0.005 g，也可以达到很好的掩蔽效果，对水中锰含量测定结果无影响。

（4）火焰原子吸收分光光度法的优点为操作简便、省时省力、精密度高，但价格昂贵，不适合基层单位使用。改进后的过硫酸铵分光光度法改善了称量步骤繁琐、试剂易变质、加量不准确、不环保等问题，不仅测定步骤简单快捷、准确度高、重现性好，同时还减少了试剂使用，相对绿色环保、节约成本，非常值得基层水质检测单位推广使用。