饮用水中的砷含量的测定

Stephanie Kappes 0 2020-05-27

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因地下水砷污染而导致人们饮用水中砷含量过高，全球有几百万人因此健康受到威胁。有没有比光谱法更加经济、简单的砷含量检测方法?答案就是伏安法。

伏安法测定

早在古希腊时期，人们就已经开始利用红色的As2S3和绿色As4S4等砷硫化物作为化妆品和脱毛剂。艺术家们把砷的化合物当作颜料使用，比如梵高的世界名画《自画像献给保罗·高更》(1888年)。画中的祖母绿(乙酰亚砷酸铜)背景更加凸显了这幅画的特点。

此外，砷化合物在医学领域中也有应用，砷非那西汀被用于有效治疗梅毒(1910年)。而这一原子序列号为33的元素最初是作为毒药被广为人知。在文学作品或电影中，砷都被当成一种毒药。在席勒的《阴谋与爱情》中，男主角斐迪南•冯•瓦尔特和其爱人露易丝都死于砷中毒。

含砷地下水的真实风险

图1a.这幅画中的绿色背景就是利用高毒性的乙酰亚砷酸铜绘制的。是梵高献给保罗·高更的自画像;1b.图示是附在辉锑矿和花岗岩基材上的砷化合物雄黄As4S4。

今天，仍有许多人死于砷中毒。农业、工业污染都会造成地下水中砷含量超标。其中砷矿丰富地区的地下水砷浓度最易超标(如富含雄黄矿的地区)，见图1。河流的下游或江河的三角洲地区，也会因为沉淀物的置换反应使砷以Aso33-和Aso43-的形式污染当地的地下水源。

孟加拉—屋漏偏遇连阴雨

上世纪70年代，孟加拉地区打了许多深井，目的是用来代替被污染的地表水供人饮用，从而减少像霍乱、肝炎之类的疾病。但这种深井水虽纯净的没有微生物，但因土壤污染而导致水中含有高浓度砷含量。世界卫生组织建议,饮用水中砷的含量不要超过10µg/L;美国、欧盟等都参照这一标准。

图2.四张孟加拉地图表示的是砷浓度超标分布图(1ppb=1µg/L)。

表1.部分国家和地区的砷含量极限值

国家	极限值
阿根廷	50µg/L
澳大利亚	7µg/L
孟加拉	50µg/L
智利	50µg/L
中国	50µg/L
厄瓜多尔	50µg/L
欧盟	10µg/L
加纳	50µg/L
印度	50µg/L
日本	10µg/L
加拿大	10µg/L
老挝	10µg/L
墨西哥	25µg/L
纳米比亚	10µg/L
尼泊尔	50µg/L
瑞士	50µg/L
叙利亚	10µg/L
台湾	10µg/L
美国	10µg/L
新泽西州	5µg/L
越南	50µg/L

表1所示为部分国家对饮用水中砷含量的规定极限值。据悉，孟加拉有约4500万人在使用砷污染的水源。大约2000万人口的饮用水含砷浓度超过了当地规定的50µg/L的标准值。

砷—越来越大的问题

根据地理学、地形学和土壤性质汇总的数据统计模型预测：中国约有2000万人生活在砷污染的地区。据世卫组织公布数据显示，阿根廷、智利、印度、墨西哥和美国的地下水砷浓度也在不断提高。

可靠、快速的测定砷含量

图3：微金丝电极探测计由探测计杆和探测电极组成。

利用光谱法测饮用水中砷含量往往成本较高。如今有一种既经济又简单的解决方案——scTRACE Gold伏安计可代替光谱检测地下水含砷量(见图3)。scTRACE Gold伏安计的检出限明显低于饮用水极限值10µg/L;当浓度为5µg/L时，其检测重复精度高达95%。

图4结果显示,被检测的饮用水中含砷浓度只有4.9µg/L。利用伏安计对饮用水中砷含量进行监控，简单快捷且成本低，每份检验样本的检测时间仅需10min。

操作简单，经济实用

此探测计操作非常简单，只需把三个电极插入到探测计杆上，再插入到被测试样本中就可以开始测试了。特有的微金丝电极使得实验员省去了繁杂的样本制备和电极调整工作，无需判断电极是否准备就绪，就可直接使用。利用丝网压制法生产的参考电极和辅助电极都无需维护，而且电极也可以与Metohm伏安检测仪配套使用。

像所有电极一样，随着检测次数的增加微金丝电极的性能也会降低。但由于探测计杆的特有设计，只需更换经济电极即可,以保证能随时得到准确的检测结果。其另一个优点是：利用参数设置可推测毒性As(III)和微毒As(V)在不同范围内的含砷量。

饮用水中的砷

当前调查表明：全球有数百万人生活在砷含量超标的地区。砷矿丰富的地区的特殊地理环境是主要原因。最麻烦地区当属孟加拉国。世界卫生组织建议的饮用水砷含量不应超过每升10µg/L。利用设备来保证饮用水中的砷含量极限值常常需要付出很高代价的，是要利用光谱学方法进行监控的。经济、简单的替代光谱检测技术对地下水含砷量进行检测的替代解决方案就是利用伏安计。

内容来源：Metrohm公司

责任编辑：展源

审　　核：何发