本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種快速測(cè)定水體中臭氧含量的方法。

背景技術(shù)：

分光光度法測(cè)定水體中臭氧的含量已經(jīng)經(jīng)歷了若干年的發(fā)展，衍生出的方法也有二十種以上，現(xiàn)存比較通用的就是直接測(cè)定水中臭氧濃度的直接分光光度法和使用Indigo（一種染料）作為指示劑測(cè)量其反應(yīng)后衰減曲線的Indigo法。

直接分光光度法利用臭氧在254nm處取得最大吸光度的特性，將含有臭氧的水樣直接置于254nm的紫外-可見光分光光度計(jì)下，讀出讀數(shù)就是此時(shí)臭氧的含量。Indigo法是用Indigo染料作為指示劑，當(dāng)臭氧與Indigo反應(yīng)后會(huì)降低Indigo的吸光度，因此可以跟標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，差值經(jīng)過計(jì)算可得到臭氧含量。這兩種方法目前仍廣泛應(yīng)用于測(cè)定水體中臭氧殘余量的實(shí)驗(yàn)研究中。另外還有電子感應(yīng)測(cè)量法，具體是使用一個(gè)帶有感應(yīng)探頭的測(cè)量?jī)x器，直接使用電解液測(cè)定臭氧殘余量。

直接分光光度法測(cè)定水體中臭氧含量，精度不高，只能測(cè)定260nm處最大峰值，若水體中有其他干擾物質(zhì)在此峰值，則測(cè)定結(jié)果將不準(zhǔn)確，偏差很大。因此該方法只適合在純水中測(cè)定。Indigo法的峰值才600nm，也僅有一個(gè)峰值，當(dāng)在此處有干擾時(shí)，仍然會(huì)出現(xiàn)處理結(jié)果不準(zhǔn)確，且該方法操作比較復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)。電子感應(yīng)測(cè)量法操作簡(jiǎn)單，但是儀器調(diào)試和本身精度的限制會(huì)對(duì)操作結(jié)果產(chǎn)生較大影響，且儀器價(jià)格昂貴，不便于攜帶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種快速測(cè)定水體中臭氧含量的方法，解決了原有的光度法測(cè)定水體中臭氧含量時(shí)所遇到的操作不便，耗時(shí)較長(zhǎng)，精度不高，產(chǎn)物穩(wěn)定性差以及抗干擾能力差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種快速測(cè)定水體中臭氧含量的方法，包括以下步驟：

（1）實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備部分，包括ABTS溶液的配制、臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液的配制、含有臭氧殘余的水樣的預(yù)處理、緩沖溶液的配制、抑制劑的準(zhǔn)備、反應(yīng)儀器和容器的準(zhǔn)備；

（2）儀器分析部分：根據(jù)預(yù)先估計(jì)的臭氧含量范圍，選擇反應(yīng)儀器和容器，測(cè)定ABTS溶液的吸光度；

（3）數(shù)據(jù)分析處理部分，對(duì)步驟（2）測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，再通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，從而通過標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出未知濃度的臭氧殘余量。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述ABTS溶液中ABTS的濃度為1g/L。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液中臭氧的濃度為0.01-15mg/L。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述含有臭氧殘余的水樣的預(yù)處理包括過濾和配制。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述緩沖溶液為NaH₂PO₃和H₃PO₄的混合溶液，所述緩沖溶液的pH值為2。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述抑制劑為甘氨酸，甘氨酸的濃度為50g/L。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述反應(yīng)儀器為紫外-可見分光光度計(jì)，所述紫外-可見分光光度計(jì)的比色皿的光程為0.2cm-10cm，所述容器為25ml或50ml或100ml的容量瓶。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟（2）中，當(dāng)臭氧含量為0.01-0.1mg/L時(shí)，選用5cm光程的比色皿；當(dāng)臭氧含量為0.1-1mg/L時(shí)，選用1cm光程的比色皿；當(dāng)臭氧含量為1-10mg/L時(shí)，選用0.5cm光程的比色皿。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

針對(duì)以往檢測(cè)臭氧技術(shù)中的操作不便，儀器昂貴，耗時(shí)長(zhǎng)，精度不高，抗干擾能力差等弱點(diǎn)，本發(fā)明創(chuàng)造性提出使用近年來國(guó)際上較為流行的檢測(cè)氧化物含量的物質(zhì)ABTS（2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽），依托已有的成熟方法-分光光度法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法等，能夠快速準(zhǔn)確檢測(cè)出水體中的臭氧含量。

無論在實(shí)驗(yàn)室中純水測(cè)試，或者是實(shí)際水樣中測(cè)試臭氧濃度，本發(fā)明均顯示出極高的精確度和準(zhǔn)確性，加之其具有快速，簡(jiǎn)便，產(chǎn)物穩(wěn)定性強(qiáng)（可以穩(wěn)定幾個(gè)小時(shí)）的特點(diǎn)，是一種非常具有潛力的檢測(cè)臭氧的新方法。

本發(fā)明具有耗時(shí)少，操作簡(jiǎn)便，精度高，抗干擾強(qiáng)，可靠性好，所需儀器較少且常用，產(chǎn)物穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是一種快速測(cè)定水體中臭氧含量的方法的流程圖；

圖2是利用本發(fā)明測(cè)定純水中的臭氧含量（0.01-0.1mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖；

圖3是利用本發(fā)明測(cè)定純水中的臭氧含量（0.1-1mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖；

圖4是利用本發(fā)明測(cè)定純水中的臭氧含量（1-10mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖；

圖5是利用本發(fā)明測(cè)定兩種天然水體中的臭氧含量（0.1-1mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖；

圖6是利用本發(fā)明測(cè)定兩種天然水體中的臭氧含量（1-10mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種快速測(cè)定水體中臭氧含量的方法，包括以下步驟：

（1）實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備部分，包括ABTS溶液的配制、臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液的配制、含有臭氧殘余的水樣的預(yù)處理、緩沖溶液的配制、抑制劑的準(zhǔn)備、反應(yīng)儀器和容器的準(zhǔn)備；

1）ABTS溶液的配制：ABTS濃度為1g/L的ABTS溶液；

2）臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液的配制：臭氧濃度為0.01-15mg/L的臭氧標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液；

3）含有臭氧殘余的水樣的預(yù)處理：過濾，配制溶液；

4）緩沖溶液的配制：選用NaH₂PO₃和H₃PO₄混合溶液作為緩沖溶液，調(diào)節(jié)緩沖溶液的pH值到2；

5）抑制劑的準(zhǔn)備：選用0.2ml（50g/L）甘氨酸作為抑制劑，防止天然水體中可能存在的游離氯對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾；

6）反應(yīng)儀器和容器的準(zhǔn)備：備好紫外-可見分光光度計(jì)、0.2cm-10cm光程的比色皿、若干個(gè)25ml或50ml或100ml的容量瓶；

（2）儀器分析部分：需要考慮儀器的調(diào)試和精度的把握，以及預(yù)先對(duì)臭氧含量的大概估計(jì)；根據(jù)臭氧含量的不同，選擇不同光程的比色皿（例如：臭氧含量為0.01-0.1mg/L，選用5cm光程的比色皿；臭氧含量為0.1-1mg/L，選用1cm光程的比色皿；臭氧含量為1-10mg/L，選用0.5cm光程的比色皿），具體操作方式如下：在25ml容量瓶中先加入0.2ml（50g/L）甘氨酸，5ml已經(jīng)配好的緩沖溶液(pH=2)，1ml ABTS溶液（1g/L），根據(jù)所需要繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的臭氧濃度，以及臭氧原溶液的濃度，計(jì)算需要添加的臭氧原溶液的體積，此時(shí)容量瓶中的臭氧濃度，需要符合對(duì)應(yīng)光程限制。當(dāng)測(cè)定高濃度的臭氧溶液時(shí)，需使用100ml容量瓶作為反應(yīng)容器，向其中添加1ml（50g/L）的甘氨酸，20ml緩沖溶液（pH=2），以及10ml ABTS溶液（1g/L），為防止局部被過量氧化，20ml去離子水應(yīng)當(dāng)被預(yù)先加入容器，且反應(yīng)過程中需要攪拌。5秒反應(yīng)結(jié)束后，在紫外-可見分光光度計(jì)下測(cè)定ABTS溶液的吸光度；

（3）數(shù)據(jù)分析處理部分，對(duì)步驟（2）測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，再通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，從而通過標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程可以計(jì)算出未知濃度的臭氧殘余量。

本發(fā)明涉及到分光光度法、分光光度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)曲線和ABTS，對(duì)其進(jìn)行以下說明：

分光光度法是通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。

分光光度計(jì)，又稱光譜儀（spectrometer），是將成分復(fù)雜的光，分解為光譜線的科學(xué)儀器；測(cè)量范圍一般包括波長(zhǎng)范圍為380-780nm的可見光區(qū)和波長(zhǎng)范圍為200-380nm的紫外光區(qū)；不同的光源都有其特有的發(fā)射光譜，因此可采用不同的發(fā)光體作為儀器的光源。

標(biāo)準(zhǔn)曲線是指通過測(cè)定一系列已知組分的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的某理化性質(zhì)，而得到的性質(zhì)的數(shù)值曲線。

ABTS，中文名稱為2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽，英文名稱為2,2’-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)。其結(jié)構(gòu)式如下：

由于ABTS在適當(dāng)?shù)难趸瘎┳饔孟卵趸删G色的ABTS?⁺，當(dāng)存在抗氧化物時(shí)，ABTS?⁺的產(chǎn)生會(huì)被抑制，因而在734nm或405nm測(cè)定ABTS的吸光度即可測(cè)定并計(jì)算出樣品的總抗氧化能力。

請(qǐng)參閱圖2-4，以純水為檢測(cè)水體，在純水中添加不同含量的臭氧配制得到臭氧濃度為0.01-10mg/L的溶液，利用紫外-可見分光光度計(jì)在415nm處，通過不同光程的比色皿測(cè)定ABTS的吸光度。將ABTS的吸光度與臭氧含量的關(guān)系繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中圖2的臭氧含量為0.01-0.1mg/L，選用5cm光程的比色皿；圖3的臭氧含量為0.1-1mg/L，選用1cm光程的比色皿；圖4的臭氧含量為1-10mg/L，選用0.5cm光程的比色皿。從三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出ABTS的吸光度與臭氧含量之間顯示出良好的線性關(guān)系，判定系數(shù)R²均>0.99.。該方法可得到臭氧檢測(cè)限為（1μg/L，10cm比色皿）采用摩爾吸光度為(?=3.300.1/mol/L)ABTS^.+ 在415nm時(shí)。

請(qǐng)參閱圖5，分別以天然水體Putnam sample（普特南水廠水樣，采自普特南自來水廠，CT，USA）和超純水為檢測(cè)水體，往其中添加不同含量的臭氧原溶液配制得到臭氧濃度為0.1-1mg/L的溶液，利用紫外-可見分光光度計(jì)在415nm處，通過1cm光程比色皿測(cè)定ABTS的吸光度。將兩種水體的ABTS的吸光度與臭氧含量的關(guān)系繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)比兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出天然水體Putnam sample和超純水基本保持一致的斜率，且線性關(guān)系良好，判定系數(shù)R²均>0.99.，說明本發(fā)明應(yīng)用良好。

請(qǐng)參閱圖6，分別以天然水體Babson water（帕布森污水廠水樣，采自帕布森污水廠，MA，USA）和超純水為檢測(cè)水體，往其中添加不同含量的臭氧原溶液配制得到臭氧濃度為1-10mg/L的溶液，利用紫外-可見分光光度計(jì)在415nm處，通過0.5cm光程比色皿測(cè)定ABTS的吸光度。將兩種水體的ABTS的吸光度與臭氧含量的關(guān)系繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)比兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出天然水體Babson water和超純水基本保持一致的斜率，且線性關(guān)系良好，判定系數(shù)R²均>0.99.，說明本發(fā)明應(yīng)用良好。

本發(fā)明創(chuàng)造性提出使用近年來國(guó)際上較為流行的檢測(cè)氧化物含量的物質(zhì)ABTS（2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽），依托已有的成熟方法-分光光度法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法等，能夠快速準(zhǔn)確檢測(cè)出水體中的臭氧含量。無論在實(shí)驗(yàn)室中純水測(cè)試，或者是實(shí)際水樣中測(cè)試臭氧濃度，本發(fā)明均顯示出極高的精確度和準(zhǔn)確性，加之其具有快速，簡(jiǎn)便，產(chǎn)物穩(wěn)定性強(qiáng)（可以穩(wěn)定幾個(gè)小時(shí)）的特點(diǎn)，是一種非常具有潛力的檢測(cè)臭氧的新方法。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。