水中悬浮物测定影响因素及质量控制的技术措施

　引言
　　水中悬浮物是地表水常规检测项目之一。悬浮物大量的增加会降低水体的透明度，影响水生生物的呼吸和代谢[1]。目前多采用重量法进行测定，即将水样通过孔径为0.45μm的滤膜，悬浮物截留在滤膜上并在103～105℃条件下烘干至恒重，称其质量[2]。该法原理简单，操作不复杂，但分析过程中影响因素较多，相关操作人员普遍反映较难恒重，须反复多次操作才能达到标准中的要求，过程繁琐、测定周期长，且缺乏有效的质量控制措施，容易忽视可能存在的一些测定误差。因此，本文就水中悬浮物测定过程中的一些影响因素进行了探讨，发现通过严格控制各项操作条件，可以有效提高恒重效率，减少测定时间。并在现行测定标准的基础上提出了新的质量控制手段。
　　1 实验部分
　　1.1 主要仪器设备与材料
　　（1）电子分析天平 Sartorius BSA 124S
　　（2）全玻璃微孔滤膜过滤器
　　（3）吸滤瓶 真空泵
　　（4）电热恒温鼓风干燥箱
　　（5）称量瓶 60×30mm
　　（6）混合纤维素微孔滤膜（水系）孔径0.45μm 直径50mm
　　1.2 实验方法
　　实验方法同GB11901-89。
　　2 结果与讨论
　　2.1 滤膜的前处理
　　有文献[3]，[4]讨论可将滤膜烘干前用蒸馏水浸洗几分钟，可以减少恒重次数和测定误差。实验证明，采用标准方法在103～105℃条件下直接加热烘干，也可以将此测定条件下的可挥发性物质去除，只需再加热恒重一次即可达到同样的效果，减少了操作步骤和操作时间。
　　2.1.1 滤膜烘干时间的研究
　　将滤膜上附着的粉尘及切割碎屑抖落，依次放入称量瓶中，敞开盖置于烘箱烘干。以第一次加热1小时、1.5小时、2小时、3小时为研究对象分别进行实验，加热后盖上称量瓶盖依次放于干燥器内冷却30分钟，称量。第二次以相同方法再加热30分后冷却，测定两次称重差值是否达到标准中≤0.2mg这样的恒重要求，测定数据见表1。需要说明的是由于测定中多种因素的影响很难达到每批滤膜中所有滤膜都能恒重，所以用恒重率（已恒重的滤膜数占该批滤膜总数的百分比）来衡量恒重效果。实验结果表明，第一次烘干2小时或3个小时恒重率可达到最高，一般为70%～90%，恒重效果相当。因此采用第一次加热2小时，第二次加热30分钟滤膜可以达到恒重要求。当然不同厂家的滤膜加热时间可能有所不同。
　　可见质量变化很小，均在称量误差范围内，可以认为已恒重的滤膜几乎不会因过滤时水的冲刷而产生质量损失。如果在样品测定过程中出现明显的负值现象，可能有三种情况，一是滤膜的前处理未达到真正的恒重，由于测试条件变化或未严格进行实验操作等原因造成两次加热后称重质量差值符合标准中≤0.2mg的要求，但如果再次加热仍可能会出现质量下降的现象；二是滤膜本身的材质问题，不同厂家生产的滤膜的恒重效果存在明显不同[4]，[6]，应考虑更换滤膜；三是由于样品酸碱性过强等原因，对滤膜产生了腐蚀。
　　2.1.3 滤膜恒重的时效
已烘干的滤膜在冷却和称量时会吸收一定量的空气中的水分，因此其质量的大小与温度、湿度以及冷却和称量时暴露在空气中的时间等因素有关。已恒重的滤膜放置到第二天，因为室温等条件的变化，其质量可能会发生变化，所以，从节约能源和减少测定误差的角度建议一次性多烘些滤膜，保存在干燥器中，等进行样品测定时再恒重称量。
　　2.2 冷却时间的研究
　　在充分加热烘干的前提下，冷却时间对测定结果有直接的影响。实验测定了不同冷却时间条件下滤膜的质量变化，结果见表3：表3冷却时间对滤膜称量质量的影响（单位：g）
　　由表3可知，随着冷却时间延长，滤膜称量质量逐渐增加。这表明即使是在干燥器中滤膜及称量瓶还是会吸附一定的水分，并且随冷却时间延长吸水量增加，因此应保证同一批样品每次的冷却时间一致，这样才能保证数据的平行性、准确性和可比性。在室温条件下，干燥器中放满一层称量瓶，30分钟基本可以冷却，冷却时间误差最好不要超过±2分钟，这样易于达到标准中要求的两次称量质量差≤0.2mg。也可以根据室温的高低、样品数目的多少，适当的延长或缩短冷却时间。实验证明，只要冷却时间一致，都可以得到恒重结果。
　　2.3 称量操作对测定结果的影响
　　标准GB11901-89中要求，滤膜两次加热的质量差要≤0.2mg，经过过滤后带有滤渣的滤膜两次加热的质量差要≤0.4mg，这对操作者的称量技术也提出了较高的要求。由于分析天平本身的称量误差，以及刚从干燥器中取出的盛有滤膜的称量瓶仍会继续吸潮，质量处在动态变化中。因此正确、熟练的称量技术也是能否得到恒重结果的重要因素。
　　需要注意的是，称量前要将天平侧门全部打开，与室内环境充分平衡[3]，保证天平良好的工作状态。确保样品已基本冷却，以免引起称量时与天平温度相差太大，造成读数较大的波动。样品从干燥器中依次取出后，立即开始称量。称量动作要轻、稳、匀速，每次烘干冷却后样品的称量次序应前后一致，总的称量时间每次相差不要太多。
　　2.4 其它影响因素
　　获取有代表性的样品是得到准确测定结果的重要前提，包括规范的采样，测定前将样品充分摇匀，适当的取样量等。充足适当的加热时间，可以将在实验测定条件下可挥发性物质全部除去，这是减少恒重次数的先决条件。关于加热时间，文献[6]，[7]，[8]进行了相关的探讨。一些操作细节也会影响测定结果，如应保持干燥器良好的密封性，干燥器内放置足量有效的干燥剂。保证每次加热恒重的各项操作都应具有平行性，如称量瓶放在烘箱中的位置[9]、从烘箱中取出称量瓶时盖盖儿的顺序等每次都要一致。加热时称量瓶瓶盖全部打开，冷却称量时瓶盖要盖严，实验表明此法比开盖更易恒重[10]。环境温湿度的变化对称量结果也有明显的影响，尽可能在一天内完成样品的测定等。
　　2.5 有关质量控制措施的探讨
　　根据重量法的测定原理，水中悬浮物的测定只要采样、取样、测定各个环节严格操作，测得的数据就应该具有准确性、精密性和可比性，因此标准中也没有提及相应的质控措施。但由于一些不确定因素的存在，在实际工作中常遇到已恒重的滤膜在过滤前后易发生整体质量偏移的现象，以某日样品测定数据为例（见表4）（注：测定过程为一天完成，第一次称重时室内室温为20℃，湿度 为58%，最后一次称重时室温为22℃，湿度为56%）。实验中6号样品为空白滤膜，未用纯水过滤。可以看出滤膜的质量在样品过滤前后发生了变化，可以推知各样品的称量结果应普遍偏高约0.0004g，该误差对于清洁度较高的水影响还是比较大的。这种质量偏移的现象在隔日测定过程中表现的更为明显，如前一天烘好滤膜，第二天直接进行过滤，误差更大。因此可以在一批样品的测定序列第一个和最后一个位置各增加一个空白滤膜作为参照物参与全程测定，空白滤膜的质量变化应小于标准中的恒重误差范围，这样可以有效的监控样品过滤前后滤膜的称量质量是否发生变化，也可以监控样品的质量是否因每次称量时间的较大变动产生大的误差，必要时也可对样品测定值进行校正。表4 某日样品测定数据（单位：g）
　　3 总结
　　（1）新滤膜在烘箱中直接加热两小时，取出冷却称量，再加热半小时，即可达到较高的恒重率，如样品测定出现明显的负值现象，可能是滤膜前处理时未真正恒重，或滤膜质量不符合要求，或样品对滤膜有强腐蚀性。经过烘干处理的滤膜最好现用现恒重。
　　（2）保证同一批样品测定每次冷却时间都一致，根据室温的高低和样品数目的多少可以适当调整冷却时间。
　　（3）规范、熟练的称量技术是减少称量误差，提高恒重效率的重要影响因素。
　　（4）保证充足适当的烘干时间是减少恒重次数的先决性条件。注重操作中的各项细节，保证每次操作的前后一致性。测定过程尽量在一天内完成。
　　（5）采用在样品测定序列的前后各加一个全程空白滤膜作为参照物的方法，可有效监控样品过滤前后滤膜质量的变化，以及因每次称量时间不一致而产生的较大误差，必要时可以此对照数值为参照对样品测定值进行校正。参考文献
　　[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法. 第四版[M].北京：中国环境科学出版社，2002：107.
　　[2]GB11901-89，水质悬浮物的测定重量法[S].
　　[3] 楼成林，周勤，方爱红.滤膜法测定悬浮物的影响因素[J].环境研究与监测，2008，21（3）：24-27.
　　[4]王燕.关于水中悬浮物测定的几点建议[J].环境监测管理与技术， 2003，15（4）：36.
　　[5]方韬，赵玲.水中悬浮物测定方法探讨[J].能源环境保护，2011，25（1）：51-59.
　　[6]李凤莲.水中悬浮物的测定要点[J].中国环境监测，1996（05）：59.
　　[7] 姚顺雪.烘干时间与滤纸上悬浮物量对悬浮物测定的影响[J].四川环境，2008，27（1）：34-39.
　　[8]乔慧敏，晁琼萧，薛永强等.过滤法测定水质悬浮物的影响因素分析[J].石油化工应用，2010，29（11）：98-103.
　　[9] 俞雪琴.浅谈废水中悬浮物测定[J].引进与咨询，2006（3）：40-41.
　　[10]蒋蕾蕾.悬浮物测定应注意问题[J].分析试验室，2009，28（S1）：55-56.
　　收稿日期：2013-5-22
　　作者简介：唐晓梅（1979-），女，达斡尔族，内蒙古，上海市徐汇区环境监测站，助理工程师，硕士，研究方向：环境监测.