提高水质铬（Ⅵ）检测结果精密度和准确度的方法*

赖永忠 ，陆国永 ，占美君 ，纪楷滨 ，陈先毅

（1.汕头大学 a.海洋生物研究所；b.广东省海洋生物技术重点实验室，广东 汕头 515063；2.汕头市环境保护监测站，广东 汕头 515041）

在日常使用GB 7467-87 过程中，笔者发现方法存在诸多涉及方法精密度和准确度问题需进一步完善[1-4]。针对显色剂和酸的加入顺序问题，研究认为先加显色剂有利于保证良好的方法准确度[3,5]和批次样品间的精密度[3]；先加酸导致的准确度欠佳问题，毕彤等[5]认为实际样品存在还原性干扰。而纯水配制的标准点水样也存在类似现象，推测为酸性环境下铬（Ⅵ）与显色剂或显色产物间存在褪色反应[3]。因此，需要注意标准曲线的测定过程，特别是低浓度标准曲线浓度点，低浓度点吸光度偏低将导致标准曲线截距为明显的负值，最终影响低浓度样品的准确度。测定波长和参比波长处吸光度的同时测定，可从参比波长处吸光度的平行性及高低来评估、校正系统误差和实际样品基体对测定波长处吸光度的影响[4]，这是双波长法的工作原理，已有很多文献[1,3,4,6-8]证实双波长法有利于改善六价铬检测方法的精密度和/或准确度。

然而，现有研究仅限于所用的单批次酸，结果并不能代表国产H3PO4的质量现状，有必要对更多来源的H3PO4进行调查研究。本研究收集了广东省粤东4 市（汕头市、揭阳市、梅州市、潮州市）辖区内主要生态环境检测机构（包括各级生态环境监测站和第三方检测机构）所用H3PO4，涉及9 个国内磷酸生产商，共16 批次未开瓶的不同纯度H3PO4，调查发现这些浓H3PO4用于环境水质中铬（Ⅵ）检测时，均存在先加酸再加显色剂时准确度欠佳的问题，同时进一步验证了优化后实验步骤（先加显色剂后加酸）和双波长法的优点。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

UV-2450 型紫外/可见-分光光度计（日本岛津公司）；ATX224 型电子天平（日本岛津公司）；KLUP-III-20 型超纯水机（成都唐氏康宁科技发展有限公司）。

100mg·L-1铬（Ⅵ）单元素标准储备溶液（中国计量科学研究院）；

5.00 和2.00mg·L-1铬（Ⅵ）标准使用液 由铬（Ⅵ）单元素标准储备溶液逐级稀释得到，调节pH值 8～9 后使用；

丙酮（AR 西陇科学股份有限公司）；H2SO4（GR西陇科学股份有限公司）；二苯碳酰二肼（AR 广东光华科技股份有限公司）；高效液相色谱纯（HPLC天津市科密欧化学试剂有限公司）。实验用水均为超纯水，调节 pH 值在 8～9 后使用。

显色剂 称取0.400g 二苯碳酰二肼，溶于预加有50mL 丙酮的棕色试剂瓶中，搅拌使完全溶解后，瓶内加入50mL 水，混匀后放冰箱保存；使用时，每50mL 样品加入1.00mL 此显色剂。

混合酸（1+1+2） 25% H2SO4∶25% H3PO4（v∶v），在2000mL 塑料瓶内加入1000mL 水，缓缓加入500mL H3PO4并混匀，在自来水水浴下缓缓加入500mL H2SO4并混匀，冷却后备用。

1.2 实验方法

1.2.1 实验步骤 先加酸后加显色剂。参照GB 7467-87，所有50mL 样品先加1.00mL 混合酸，混匀后再加入1.00mL 显色剂。此实验步骤的缺点为，当样品或试剂含还原性干扰物时，加酸后形成酸性环境，使得样品中具有氧化性的待测物铬（Ⅵ）被还原为铬（Ⅲ），使得方法准确度不足。

先加显色剂后加酸 GB 7467-87 中，当判定样品存在还原性干扰时，先加高浓度显色剂，反应15min 后再加入酸。本研究中，先加正常浓度的显色剂，反应15min 后再加酸。已有研究表明，实验室制备超纯水[3]和实际水样[5]，采用先加显色剂后加酸的实验步骤有利于保证良好的方法准确度结果。

1.2.2 定量方法 GB 7467-87 中，显色后样品只读取测定波长540nm 处吸光度（A540），A540 代入拟合方程进行定量计算，本研究中称之为单波长法。本研究中，显色后样品同时测定参比波长660nm 处吸光度（A660），采用 A540 与 A660 之差代入拟合方程进行定量计算的方法则称为双波长法[1]。

1.2.3 铬（Ⅵ）标准曲线系列配制 铬（Ⅵ）质量浓度设置为 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、100、200、300μg·L-1，加入1.00mL 显色剂，反应15min；加入1.00mL 混合酸，反应10min 后转移至30mm 玻璃比色皿，测定540 和660nm 处的吸光度。单、双波长法标准曲线方程分别为 y=0.002420x+0.0015 和 y=0.002403x+0.0010，对应的线性关系分别为0.99996 和0.99997。

2 结果与讨论

2.1 双波长法对测定值的影响

使用各种H3PO4时，试剂空白中铬（Ⅵ）的结果，单波长法测得先加酸和先加显色剂的结果分别介于0.5～1.5μg·L-1和 0.3～1.0μg·L-1，而双波长法结果分别介于0.3～0.6μg·L-1和0.3～0.7μg·L-1（表1），均小于标准方法 GB 7467-87 的检出限 4μg·L-1，可见这些酸并不含明显的铬（Ⅵ）。

从表1 可知，双波长法测得结果小于等于单波长法的数量占93.8%，可见大部分的双波长法结果更切合显色后样品并无紫红色特征物质产生的实验现象，且75%测定值的精密度（RSD）优于单波长法。可见双波长法有利于提高方法的准确度和精密度，结论与文献[1,3,4,6-8]类似。

表1 试剂空白结果（n=4）Tab.1 Results of blank samples

注:不同来源浓H3PO4 加入量为0.250mL，同步加入0.250mL 浓H2SO4；所有标准点样品中铬（Ⅵ）配制质量浓度为20.0μg·L-1；“单波长法”表示参照GB 7466-1987 的定量方法，540nm 波长处吸光度不经任何校正，直接用于定量分析；“双波长法”表示参考文献[1]的定量方法，540nm 波长处吸光度经660nm 处吸光度校正后，再用于定量分析。以下同。

2.2 酸、显色剂添加次序对准确度的影响

在本研究中，当采用各种来源的H3PO4时，先加酸后加显色剂的超纯水加标样品回收率介于70.5%～92.5%（包括单波长法和双波长法结果），其中只约31%的回收率大于等于85.0%，说明先加酸导致准确度不良的现象在不同来源的H3PO4中较普遍，文献[3]推测酸性条件下的六价铬，可与呈还原性的显色剂或显色反应产物发生反应，使得回收率偏低；实际样品中则存在错综复杂的有机物，其还原性导致六价铬被还原[5]。可见，先加酸后形成强酸性环境，使得样品中所含六价铬呈现出氧化性，丙酮、显色剂和显色体系（超纯水、比色管、H2SO4、H3PO4）中可能含有的还原性物质等，均可还原样品中六价铬，最终导致回收率偏低，而实际工作中不可避免存在这些还原性物质，因此，需要探讨应对措施。

标准方法中实验步骤（先加酸后加显色剂）导致方法准确度不足，可通过先加显色剂后加酸的实验步骤解决，优化后的实验步骤可获得良好的方法准确度（回收率介于94.0%～104.5%，表1），针对纯水基体的类似报道有文献[3]。

3 结论

本研究对提高水质六价铬检测方法准确度和精密度的2 种方法进行研究，与标准方法中的操作进行了比较分析，同时用粤东区域生态环境检测机构所用的16 批次国产H3PO4进行了验证。用多批次的H3PO4证明，优化后的实验步骤（先加显色剂后加酸）和双波长法可有效提高方法的精密度和准确度，方法值得推广使用。