一 自來(lái)水中鋁離子的來(lái)源及危害
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目前，出水殘余鋁的問題已經(jīng)引起了各國(guó)的廣泛重視?！渡铒嬘盟畼?biāo)準(zhǔn)》和最新的建設(shè)部《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定飲用水中鋁的濃度不得超過0.2mg/L。水中鋁的來(lái)源：
1.自然水體中存在鋁元素。鋁占地殼質(zhì)量的8%，所以天然水體中或多或少含有一定的鋁，由于鋁具有兩性，當(dāng)水體的pH值偏高或偏低時(shí)，土壤中的鋁便會(huì)溶解進(jìn)入天然水。由于工業(yè)污染而造成的酸雨，酸霧可使工業(yè)含鋁污泥和土壤中的鋁轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)鋁；地下水中鋁的含量受地層深度、地理位置、土質(zhì)情況等多方面因素的影響有些不同。
2. 給水處理中，鋁鹽混凝劑的使用是出水殘余鋁升高的直接原因。水源的污染迫使許多水廠增加混凝劑投量，而國(guó)內(nèi)大多數(shù)水廠都用鋁鹽作為混凝劑，原水中的鋁和投加混凝劑引入的鋁在經(jīng)過混凝、沉淀、過濾后仍有約11%殘留在出水廠中。若運(yùn)行控制不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致出廠水中鋁濃度升高，甚至超標(biāo)。輸配水系統(tǒng)中的混凝土管、陶土管、水泥管等，其建筑材料中含有鋁元素，它的溶解直接地提高了給水管網(wǎng)末梢出水的鋁含量。
3.工業(yè)廢水的不合理排放，也會(huì)增加接納水體中鋁的含量。
原水在凈水廠中經(jīng)過鋁鹽混凝劑處理后水中鋁的含量大大增加并且其中相當(dāng)多的鋁是易被人體吸收和結(jié)合的，所以飲用水中的鋁比其他來(lái)源的鋁對(duì)人體的危害程度大。過量攝入鋁會(huì)引起如下疾?。豪夏晷园V呆癥，記憶力減退；使骨質(zhì)變得疏松軟化；腎功能失調(diào)，腎衰竭及尿毒癥；使血液和心血管發(fā)生疾??；對(duì)體細(xì)胞及生殖細(xì)胞有致突變的作用等。因此，控制飲用水中鋁離子的殘余量對(duì)保障用水安全，降低鋁對(duì)人類和環(huán)境的危害，提高用水水質(zhì)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
二 自來(lái)水中鋁的檢測(cè)方法
對(duì)于水中微量鋁的測(cè)定，一般推薦采用分光光度法比色法和原子吸收光度法。《GB/T 5750-2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》中的鋁的測(cè)定有4種測(cè)定方法：鉻天青S分光光度法，水楊基熒光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法，無(wú)火焰原子吸收分光光度法，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。
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方法 |
原理 |
優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
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鉻天青S分光光度法 |
其原理是在表面活性劑聚乙二醇辛基苯醚（OP）和溴代十六烷基吡啶（CPB）的增敏作用下，水中鋁元素在 p H6.7~7.0 范圍內(nèi)，與鉻天青 S 反應(yīng)生成藍(lán)綠色的四元膠束，用分光光度計(jì)比色定量。 |
操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快 |
但存在操作繁瑣、本底值高、方法重現(xiàn)性差、所加試劑如乙二胺為有毒藥品、反應(yīng)的酸堿度難控制等缺點(diǎn)，需研究出更優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件。 |
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水楊基熒光酮-氯代十六烷基吡啶分光光度法 |
在偏酸性環(huán)境下，鋁離子與水楊基熒光酮及氯代十六烷基吡啶反應(yīng)生成玫瑰紅色的三元絡(luò)合物，比色定量。 |
操作簡(jiǎn)單，不需要加熱等處理 |
方法操作繁瑣，所加試劑較多，試劑毒性較大， |
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無(wú)火焰原子吸收光譜法 |
特征譜線經(jīng)過含鋁樣品經(jīng)原子化產(chǎn)生的原子蒸氣時(shí)被鋁的基態(tài)原子所吸收，通過測(cè)定譜線強(qiáng)度減弱的程度對(duì)鋁含量進(jìn)行檢測(cè) |
選擇性好、操作方便、檢測(cè)速度快、精密度高等特點(diǎn)，可以增大其用于飲用水中鋁含量檢測(cè)的頻率 |
該法測(cè)定鋁對(duì)儀條件要求較高，干擾多，背景吸收高，須通過背景校正技術(shù)加以改進(jìn)。 |
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電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 |
一種原子發(fā)射光譜分析法，在激發(fā)光源電感耦合等離子炬的作用下使各元素的原子或離子變成激發(fā)態(tài)，根據(jù)激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)射的特征譜線種類和強(qiáng)度對(duì)元素進(jìn)行定性和定量分析。 |
ICP-AES法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有簡(jiǎn)單快速，有樣品預(yù)處理步驟少，靈敏度高，線性范圍寬，檢出限低，準(zhǔn)確度和精密度好等優(yōu)點(diǎn)，適合于多元素的同時(shí)測(cè)定。 |
儀器昂貴，測(cè)試費(fèi)用高，不適宜在基層實(shí)驗(yàn)室使用。
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隨著現(xiàn)代儀器檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)飲用水中鋁含量的檢測(cè)技術(shù)研究不斷深入，取得了可喜的成果。分光光度法是基層實(shí)驗(yàn)室最常用的分析方法，通過實(shí)驗(yàn)研究人員不斷的實(shí)際探索和研究，解決了分光光度法測(cè)鋁含量時(shí)容易受到共存離子干擾，本底值較高等問題，并將操作步驟進(jìn)行了簡(jiǎn)化。分光光度法具有靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于基層實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)，其中鉻天青S分光光度法最為常用。
三 如何使用便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)試自來(lái)水中鋁的含量（DGB-427）
DGB-427型便攜式水質(zhì)分析儀(以下簡(jiǎn)稱儀器)是一種分析精度相當(dāng)高的多參數(shù)水質(zhì)分析儀。儀器采用新的LED測(cè)試技術(shù)，集成特定吸收峰波長(zhǎng)620nm的 LED光源，摒棄了傳統(tǒng)復(fù)雜、笨重的光路系統(tǒng)，儀器具有體積小，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，直接使用比色管作為測(cè)量的容器，大大方便了用戶。
雷磁研究開發(fā)并確定了檢測(cè)過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)和主要影響因素，并通過改進(jìn)顯色溶液的配置和使用，抗干擾溶液配制方法，優(yōu)化顯色時(shí)間等方法，解決了所加試劑種類繁瑣、檢測(cè)穩(wěn)定性和重復(fù)性差等問題，增加了檢測(cè)準(zhǔn)確度和靈敏度，簡(jiǎn)化了操作步驟，減少了試劑用量，使DGB-427型便攜式水質(zhì)分析儀適用于飲用水中鋁的測(cè)定。
² 測(cè)量前需要做哪些準(zhǔn)備工作？
1.溶液的準(zhǔn)備
1) 比色管預(yù)處理：使用（1+9）的硝酸浸泡過夜除去比色管壁上的雜質(zhì)。
2) 配套試劑：顯色劑，指示劑，酸試劑等。
3) 鋁離子校準(zhǔn)液（ρ（Al）=1mg/L）：臨用時(shí)用鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋而成。
CAl=0.3mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確吸取60mL鋁校準(zhǔn)母液（ρ（Al）=1mg/L）至200mL容量瓶中，用水定容至刻度。
4) 顯色過程：移取標(biāo)液或者樣品溶液5mL，向比色管中加入一滴指示劑，搖勻，加一滴氨水，搖勻，加3滴硝酸溶液搖勻，再加0.3mL顯色劑溶液，搖勻，最后加入1mL緩沖液搖勻。（每支比色管單獨(dú)測(cè)量，緩沖溶液加入后，帶讀數(shù)穩(wěn)定即讀數(shù)）
² 自來(lái)水中鋁的含量如何測(cè)試？
1. 儀器標(biāo)定
選擇620nm波長(zhǎng)標(biāo)定和測(cè)量。以濃度0.00mg/L，0.30mg/L的標(biāo)液進(jìn)行標(biāo)定。若需精確測(cè)量，可選擇多點(diǎn)標(biāo)定。
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圖1 不同鋁離子濃度的顯色變化圖
2. 自來(lái)水測(cè)定結(jié)果
移取某管網(wǎng)末梢自來(lái)水5mL，按上述步顯色步驟進(jìn)行比色測(cè)定。平行測(cè)定三份，計(jì)算三份結(jié)果平均值，即為自來(lái)水中鋁離子的含量。
表1 某管網(wǎng)末梢自來(lái)水含量的測(cè)定
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編號(hào) |
自來(lái)水（mg/L） |
平均值（mg/L） |
自來(lái)水加標(biāo)（mg/L） |
回收率 |
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1 |
0.083 |
0.084 |
0.182 |
98% |
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2 |
0.083 |
0.186 |
102% |
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3 |
0.086 |
0.186 |
102% |
自來(lái)水中鋁離子的含量為0.083mg/L，而國(guó)家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鋁的含量不超過0.2毫克/升，所以未超標(biāo)。樣品溶液中加入50μL10mg/L標(biāo)液顯色后測(cè)定，回收率為98%，102%，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
² 測(cè)量過程中需要注意什么？
1. 測(cè)量前使用（1+9）的硝酸浸泡過夜除去比色管壁上的雜質(zhì)，否則會(huì)造成測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)。
2. 測(cè)試過程中要控制加入每種試劑的時(shí)間，會(huì)造成測(cè)試結(jié)果偏差。
3. 測(cè)完之后廢液注意回收。
四 雷磁DGB-427 便攜式水質(zhì)分析儀
DGB-427便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀
技術(shù)參數(shù)：
1) 測(cè)量范圍
鋁：（0.000~0.300）mg/L；
2) 示值誤差
±0.015mg/L。
3) 重復(fù)性
不大于0.005mg/L。
4) 檢出限
不大于0.01mg/L。
功能特點(diǎn)：
1) 采用單片機(jī)技術(shù)，良好人機(jī)界面。支持IP65防水等級(jí)。
2) 儀器直接讀取測(cè)量結(jié)果。
3) 儀器通常不需要校準(zhǔn)，即可直接測(cè)量。對(duì)應(yīng)高精度要求的測(cè)量，用戶可自行標(biāo)定后 測(cè)量；儀器支持2點(diǎn)校準(zhǔn)。
4) 儀器使用圖形顯示方式，支持查閱上次標(biāo)定結(jié)果、存貯結(jié)果，直觀方便。
5) 儀器支持自動(dòng)關(guān)機(jī)功能，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，如果用戶不操作儀器，則自動(dòng)關(guān)機(jī)。
6) 儀器具有斷電保護(hù)功能，在儀器使用完畢關(guān)機(jī)后或非正常斷電情況下，儀器內(nèi)部貯存的測(cè)量數(shù)據(jù)、校正數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)不會(huì)丟失。
7) 儀器支持電池供電或者USB自動(dòng)取電；
8) 儀器支持固件升級(jí)，允許功能擴(kuò)展和應(yīng)用拓展，滿足特殊用戶的測(cè)量需求。
