理化快检技术在水质控制方面的应用

傅妍芳

（池州学院 资源环境与旅游系，安徽 池州247000）

饮用水卫生质量评价和常见指标的检测是供水部门经常遇见的共性问题，也是政府和百姓十分关注的问题。为减少和消除各种危险隐患，预防事故的发生，快速而准确地测定各种环境污染物显得尤为重要。对于理化快检技术在饮用水等水质控制的应用，国内外关注的重点主要有以下几个方面：（1）大型仪器的使用；（2）便携式仪器以及小型仪器；（3）快速检测试剂盒。

1 理化快检技术在水质方面的应用现状

1.1 大型仪器在水质控制方面的应用

《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）于1985年由卫生部颁布实施，20年后进行首次修订，新标准由卫生部与国家标准化管理委员会于2006年12月29日发布并于2007年7月1日实施。与GB 5749-85相比，新标准的水质指标由35项增加至106项[1]。

为了应对新的生活饮用水卫生规范，很多知名的仪器公司纷纷做出应对措施，提高理化分析的精度、灵敏度和速度。例如岛津公司推出超快速液相色谱仪 （Prominenece UFLC）对于10种多环芳烃（PAHs）的分析，在不损失分离状态下，相对于常规液相色谱（LC，Liquid Chromatography）(分析时间 50分钟)，UFLC实现了10倍速度的快速化分析（分析时间 5 分钟）[2]。

大型仪器测定速度快，测试结果的准确性高，但是这些设备都因技术条件高、价格昂贵、仪器结构庞大，在连续监测及现场测定中受到很大的限制。另外大型仪器的操作对于操作人员的素质要求比较高，尤其是样品的前处理是否得当对于检测结果的准确性有很大的影响。因此大型仪器暂时很难做到普及使用。

1.2 便携式仪器在水质控制方面的应用

由于大型仪器检测结果的时间滞后性，不能满足现场监测的要求，便携式仪器因操作简便、携带方便，可在现场进行水质的检测，避免由于水样采集、保存造成的时间拖延，在应对突发性污染事件、微污染，以及进行实时监测等情况下具有很大的优势。

在理化检验中很多项目可以通过分光光度法进行测定。目前实验室的分光光度计使用220V电源，仪器体积大，携带不便。传统的光度分析过程包括标准溶液的配置、校正标准曲线的绘制、样品测定、计算等步骤，分析操作时间长。便携式分光光度计、袖珍比色计因操作简单，携带方便，适用于现场的快速测定，受到了用户的欢迎[3]。

目前国内外均有多参数、单参数便携式比色计。国外的品牌有HACH、YSI、HANNA等，参数较齐全，但是价格昂贵。美国HACH公司生产的DR系列便携式分光光度计能测定由甲草胺、铝到锌的近90个水质参数，而国产的便携式仪器的价格较国外要低但是准确度方面以及参数的覆盖面仍略有欠缺，提高产品的测量准确度是目前研究的重点。

1.3 理化快检试剂盒在水质控制方面的应用

目前，为了解决现阶段部分农村技术和经济条件尚难达到本标准的问题，可采用过渡办法，即现阶段在保证饮水安全的基础上，降低对感官性状指标及少量有安全保证的毒理指标的要求。

水质理化快速试剂盒供饮用水卫生管理部门、野外作业的油田、勘探、建设施工单位、水处理单位等进行水资源选择、水质评价、判断水处理效果和实施饮水卫生监督的检验。水质理化快检试剂盒主要采用直接加药法、试纸法，测试管法，单元式组装，进行定量、半定量或定性检测。试剂稳定，操作简易快速。

1.3.1 直接加药显色法 快速检测试剂盒中的药剂通常包含显色剂、缓冲剂、增效剂和掩蔽剂等，药剂有片剂、粉包、或者药液等形式。使用时将相应的试剂粉包或药液加入反应管或比色管中，适当摇振使其充分溶解，反应一定时间后，溶液呈现特殊的颜色，目视比色或利用比色计读数[4]。该法一般耗时短，且操作方便快捷，具有一定的灵敏度，相比其他方法，此种快速检测方法的价格便宜。

但是由于测试方法本身的特性，以及部分试剂性质和保质期的局限性，该法应用也有一定的限制。

1.3.2 试纸法 pH试纸是最典型也是最常见的利用试纸快速测定理化参数的产品，试纸法就是利用能在试纸上快速产生显著颜色变化的化学反应来定性或者定量检测待测物质。

试纸的制作方法有两类，一是将试纸浸入特殊的化学试剂溶液中，再用适当的方法将试纸干燥；二是将试剂分散和纸浆共同制成试纸。制备试纸常用的干燥方法主要有冷风吹干、自然晾干、烘干以及真空干燥等。测定时，将试纸插入样品中或将待测样品滴在试纸，样品与试纸接触后，待测物质与试纸中的化学试剂迅速发生化学反应，试纸的颜色将发生改变，根据试纸上的颜色与产品配套的标准色阶进行比对，进行定性或者半定量分析。根据待测物质的不同性质，使用试纸法测定样品的所需的时间通常只需要几秒，最长一般也只需几十分钟[5-6]。

与其他分析方法相比，使用试纸测定待测物质具有以下优点：(1)操作方法简单，无需专门技术人员即可进行操作；(2)检测速度快，甚至只需几秒即可完成一个样品的测定；(3)价格经济，一次性使用；（4）便于携带，适合现场快速测定。当然必须承认试纸法也存在一定的不足：由于试纸所含的化学试剂量有限，有的测定试纸的检出限有待提高，灵敏度也达不到检测要求。另外，有很多方法并不适用于试纸法，国内外研发和生产的试纸有限，目前市场上的试纸种类远远不能满足快速测定的需要。

随着试纸法的不断进步发展，与其相配套的便携检测仪器也相应出现，如：德国默克公司生产的可与其试纸产品配套使用的一种光反射仪，其体积仅仅有19cm×8cm×2cm，十分的小巧。反射仪一侧有供插入试纸的适配器。该反射仪的电源可以是普通的电池，光源为光电二极管。光线照射到试纸上，一部分光线被试纸吸收，另一部分被反射到一个硫化镉（CdS）光电池，将电流量检测出来并经过计算转化为浓度单位后将检测结果直接显示在显示屏上。另外，仪器内程序自带一个计时器功能，可以控制试纸反应时间。该类仪器不仅极大地提高了测定结果的精确度，而且使试纸法由原来只能进行定性、半定量分析，发展为可根据需要直接进行定量检测的分析方法。

1.3.3 测试管法 测试管法是选用透光度好的特种玻璃管作为比色测试管，将特制试剂装入后经拉丝工序，在上端形成毛细管状，易于折断。用真空技术对测试管进行处理，即能延长试剂的保存期，还能在使用时将水样自动定量吸入管内。确定管内试剂与水样的空间比例，并对真空度加以调整，可保证测试结果具有一定的精密度。测试管法还可以与标准分析方法相对照，并制作出标准色阶供结果读数用[7]。

简易快速水质测试管法包括测试管和标准色阶两部分，在使用时只需将测试管前部毛细管在水样中折断，水样即可自动充入测试管中，将测试管来回倒置几次，以使水样与测试试剂混合均匀充分反应。待反应充分完成后，将管中颜色与配套的标准色阶对照，最接近的色阶所对应的数值，即为水样中待测物的含量。按不同产品品种操作过程一般在 1-10分钟[6]。

《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中二氧化氯、臭氧的现场测定法，均是采用此类方法。另外类似溶解氧、硫化物等此类不易采集与保存的参数，六价铬等有毒有害物质，也都适宜采用测试管法。

以二氧化氯的现场测定为例，该法适用于经二氧化氯消毒后的生活饮用水中的二氧化氯质量浓度为0~5.50mg/L的水样的直接测定，最低检测质量浓度为0.01 mg/L。对二氧化氯低、中、高3种不同质量浓度的式样进行精密度试验，低浓度（0.1mg/L）精密度测定结果平均标准偏差（RSD，relative standard deviation）为 0.1%；中浓度（1.3 mg/L）精密度测定结果平均相对标准偏差 （RSD）为1.1%，高浓度（3.7 mg/L）精密度测定平均标准偏差为2.0%。

简易快速测试管法可以避免人为操作误差以及水样采集、固定过程中带来的误差，能够较准确地反映现场水质真实状况。

1.3.4 滴定法 滴定法也是试剂盒的一种重要方式，主要就是寻找合适的滴定剂及指示剂，进行滴定、反滴定。硬度、低硬度、碱度等参数均是采用如此的形式。这类试剂盒的特点就是微型滴定，因此试剂的加入量需要准确，结果误差可控制在一定范围内。

2 理化快速检测存在的问题

2.1 缺乏相应的标准

《GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》释义》中指出快速检测设备的数据不能作为卫生学评价和判定饮用水水质是否合格的法律依据[8]。因此理化快速检测试剂盒设备的生产，使用，校准过程还需要有相应的标准支撑。目前国内市场上销售的产品缺乏统一的标准，快检数据往往只能停留在定性检测，如果需要进一步确认仍然需要采用标准方法。

2.2 产品使用率不高

理化快检产品在水质控制方面应用很广泛，但是在实际过程中却受到了各种限制，使得产品利用率并不高。主要是由于很多操作人员对产品了解不足够以及产品的使用成本局限、试剂保质期相对较短造成。

3 结论

简易快速理化测试方法的确立可以使原本复杂的实验室理化检测变得快速简便，适合现场测定，可以满足不同层面理化检测的需要。但由于某些因素的制约，部分快速测试方法和产品的精度与化学验室仪器分析结果往往存在一定误差，但从理化分析不同需求考虑，快速检测方法在动态水质和突发性事件的现场快速分析方面还是十分适用的。通过快速检测技术和产品标准的不断完善，该法的应用领域和使用率将得到大幅度的提升。

[1]中华人民共和国卫生部,国家标准化管理委员会.GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社,2007.

[2]Xuanzhen Li,Yucheng Wu,Xiangui Lin et al.Dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)in soil microcosms amended with mushroom cultivation substrate[J].Soil Biology and Biochemistry,2012,47(1)：191-197.

[3]杨海,陆晓华,陈光东.便携式水质分析仪的研制[J].环境科学与技术,2003,26(2)：49-50.

[4]傅妍芳,邓金花,蔡淑珍，等.水中锰的快速检测方法的研究[J].广东化工,2010,37(5)：200-201.

[5]周涣英，高志贤，崔晓亮.试纸法在食品、水质及其他快速检测中的应用[J].解放军预防医学杂志，2003，21(2)：148-151.

[6]Amelin V G.Paper tests for the determination of heavy metal in waste and natural waters[J].Journal of Analytical Chemistry,1999,54(6)：651.

[7]李树华.水环境应急检测快速测试管技术的研究[J].河南科学.2005,23（2）：296-298.

[8]金银龙,鄂学礼,张岚，等.GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》释义[M].北京：中国标准出版社,2007：163.