离子色谱法测定天然矿泉水中4种无机阴离子

摘 要：目的：建立一种同时检测天然矿泉水中4种无机阴离子含量的方法。方法：待测样品经0.45 μm水系过滤膜过滤后，采用Metrosep A Supp 5 Guard/4.0保护柱以及Metrosep A Supp 5阴离子分离柱分离，8 mmol·L-1碳酸氢钠水溶液作为淋洗液进行等度淋洗，流速为1.0 mL·min-1，电导检测器进行检测。结果：4种无机阴离子在一定浓度范围内线性关系较好，相关系数均在0.996 0以上，检出限在0.000 1～0.010 0 mg·L-1，定量限在0.000 4～0.040 0 mg·L-1；相对标准偏差在0.59%～8.16%，加标回收率在80.00%～112.50%。结论：该方法具有灵敏度高、分离度好、准确度强等优势，适用于天然矿泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-的快速定量检测。

关键词：离子色谱法；天然矿泉水；无机阴离子

Determination of 4 Inorganic Anions in Natural Mineral Water by Ion Chromatography

CHEN Lei

（Shanwei Quality Measurement Supervision and Testing Institute， Shanwei 516600， China）

Abstract： Objective： To establish a method for simultaneous determination of 4 kinds of inorganic anions in natural mineral water. Method： After being filtered by 0.45 μm aqueous filtration membrane， the samples were separated by Metrosep A Supp 5 Guard/4.0 protective column and Metrosep A Supp 5 anion separation column， and 8 mmol·L-1 sodium bicarbonate aqueous solution was used as the leach solution for equal degree leaching. The flow rate was 1.0 mL·min-1， and the conductivity detector was used for detection. Result： The correlation coefficients were above 0.996 0， the detection limit was 0.000 1～0.010 0 mg·L-1， and the quantitation limit was 0.000 4～0.040 0 mg·L-1. The relative standard deviations were 0.59%～8.16%， and the recoveries were 80.00%～112.50%. Conclusion： The method has the advantages of high sensitivity， good separation and high accuracy， and is suitable for the rapid quantitative determination of F-， Cl-， NO3- and SO42- in natural mineral water.

Keywords： ion chromatography; natural mineral water; inorganic anion

随着科技的发展和人们对健康生活的重视，饮用水质量安全成为公众关注的焦点。无机阴离子作为饮用水中的常见成分，其含量直接关系到饮用水的安全性。饮用水中常见的无机阴离子主要有氟离子（F-）、氯离子（Cl-）、硝酸根离子（NO3-）和硫酸根离子（SO42-）等。人体中这些离子主要从饮用水中摄入，如饮用氟化物超标的饮用水，可能会导致骨骼矿化不良、骨骼变脆，同时会导致甲状腺功能异常、免疫系统受损等；饮用氯化物超标的饮用水，会对胃液分泌、水代谢产生影响，从而诱发各种疾病；饮用水中硝酸盐超标，可干扰人体红细胞的输氧功能，造成身体缺氧；饮用硫酸盐超标的饮用水的主要生理反应是腹泻、脱水和胃肠道紊乱，会对人体产生危害[1-2]。因此，饮用天然矿泉水、包装饮用水的国家标准对氟化物、氯化物、硝酸盐和硫酸盐含量都有严格的限量要求。

饮用水中的氟化物、氯化物、硝酸盐和硫酸盐已成为评价水质安全的重要检测项目。目前，无机阴离子的检测方法主要有电位滴定法、离子色谱法和气相色谱法等[3]。其中，电位滴定法的灵敏度较差；气相色谱法的实验操作步骤烦琐，不利于大批量样本检测。本文基于离子色谱法原理，以天然矿泉水为研究对象，建立了一种同时检测天然矿泉水中4种无机阴离子的方法，为饮用水中无机阴离子检测提供重要的方法参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

天然矿泉水①（3元）、天然矿泉水②（12元）、天然矿泉水③（26元）、天然矿泉水④（36元）、天然矿泉水⑤（58元），均为市售。

NaHCO3、硫酸，均为优级纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；标准物质：F-、Cl-、NO3-和SO42-无机阴离子标准溶液，均为单标（浓度均为1 000 mg·L-1），中国计量科学研究院。

1.2 仪器与设备

离子色谱仪（瑞士万通925 ECO IC离子色谱系统，配有MSM化学抑制器阴离子抑制器、电导检测器、863 Compact Autosampler进样器）；阴离子色谱柱（Metrosep A Supp 5-250/2.0），瑞士万通公司；色谱柱保护柱（Metrosep A Supp 5 Guard/4.0），瑞士万通公司；超纯水仪（Milli-Q），美国Millipore公司；电子天平（MF1085C，感量0.1 mg），欧莱博公司；微孔滤膜（水系，孔径0.22 µm，直径25 mm），上海安谱实验科技股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 混合标准溶液配制

分别量取已放置至室温的F-、Cl-、NO3-和SO42-无机阴离子标准溶液（浓度均为1 000 mg·L-1）2.00 mL、3.20 mL、20.0 mL和24.0 mL于1 000 mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度线并摇匀，得到混合标准中间溶液（F-、Cl-、NO3-和SO42-的质量浓度分别为2.00 mg·L-1、3.20 mg·L-1、20.0 mg·L-1和24.0 mg·L-1），4 ℃储存备用。

1.3.2 混合标准工作曲线配制

分别量取混合标准中间溶液0 mL、2.50 mL、5.00 mL、10.0 mL、25.0 mL和50.0 mL于6个100 mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度线并摇匀。所配制标准工作曲线各离子质量浓度见表1。

1.3.3 仪器条件

色谱柱：Metrosep A Supp 5阴离子分离柱（250 mm×4.0 mm，5 μm），Metrosep A Supp 5 Guard/4.0阴离子保护柱（5 mm×4.0 mm，5 μm）；柱温：25 ℃；淋洗液：8 mmol·L-1碳酸氢钠水溶液，等度淋洗；淋洗液流速：1.0 mL·min-1；进样量：200 μL；进样方式：自动进样；再生液：0.5%硫酸溶液。

1.3.4 样品测定

以购买的5种市售不同价格的矿泉水为试样。试样经过0.45 μm水系微孔滤膜过滤后，直接进样检测。

1.3.5 计算方法

各待测阴离子质量浓度（mg·L-1）可通过标准曲线直接代入求得。

2 结果与分析

2.1 色谱峰分离结果

4种阴离子混合标准溶液色谱分离结果如图1所示。从色谱图中可以看出，各阴离子分离效果较良好，均与基线分离，可用来定性分析天然矿泉水中4种阴离子。

2.2 标准曲线与方法检出限、定量限

以质量浓度为横坐标、峰面积为纵坐标，分别绘制F-、Cl-、NO3-和SO42-的标准曲线，得到各阴离子的线性方程及相关系数；按照信噪比RSN=3计算得到该方法各阴离子检出限，按照信噪比RSN=10计算得到该方法的各阴离子定量限，结果见表2。

由表2可知，在一定线性范围内，4种阴离子线性关系较好，且相关系数均＞0.996 0。F-、Cl-、NO3-和SO42-的检出限分别为0.009 0 mg·L-1、0.010 0 mg·L-1、0.000 5 mg·L-1、0.000 1 mg·L-1，定量限分别为0.036 0 mg·L-1、0.040 0 mg·L-1、0.002 0 mg·L-1和0.000 4 mg·L-1，均低于《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》（GB 8538—2022）[4]中F-、Cl-、NO3-和SO42-离子色谱法定量限。这表明该方法具有更高的检测灵敏度，可满足痕量浓度样品的检测要求。

2.3 加标回收率和精密度实验

在市售天然矿泉水中分别添加低、中、高3种质量浓度的混合标准中间溶液，进行6次重复性测定，分析并计算相对标准偏差及加标回收率。由表3

可知，F-、Cl-、NO3-和SO42- 4种阴离子的相对标准偏差分别为4.13%～8.16%、0.67%～1.55%、1.05%～2.69%和0.59%～1.14%；加标回收率分别为80.00%～105.00%、97.92%～108.33%、96.88%～112.50%、96.67%～100.50%，均符合《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》（GB/T 27417—2017）[5]相关要求，表明本方法的精密度和准确度较好，能满足日常检测要求。

2.4 实际样品检测结果

对5种市售天然矿泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-4种无机阴离子含量进行检测，结果见表4。通过与《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537—2018）[6]限量要求相比较，5种天然矿泉水相关理化指标均符合国家标准限量要求。

3 结论

本文建立了同时检测天然矿泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-含量的离子色谱法。结果表明，该方法具有灵敏度高、分离度好、准确度强等优势，精密度和回收率等均满足方法学验证要求，适用于天然矿泉水中F-、Cl-、NO3-和SO42-含量的快速测定，可为政府部门、生产企业等对水质相关理化指标进行监测提供方法参考。

参考文献

[1]岳虹，史燕华，尹睿杰，等.离子色谱法测定饮用水及天然矿泉水中四种阴离子含量[J].饮料工业，2021，24（2）：31-35.

[2]赵志英，党兴旺，李小龙.离子色谱法测定生活饮用水中常见阴离子[J].化学工程与装备，2022（6）：223-225.

[3]杨晨，王君，弋凯鸽，等.电导检测离子色谱法测定饮用天然水中4种阴离子[J].中国口岸科学技术，2022，24（1）：71-76.

[4]中华人民共和国国家卫生健康委员会，国家市场监督管理总局.食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法：GB 8538—2022[S].北京：中国标准出版社，2022.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.合格评定 化学分析方法确认和验证指南：GB/T 27417—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[6]中华人民共和国国家卫生健康委员会，国家市场监督管理总局.食品安全国家标准 饮用天然矿泉水：GB 8537—2018[S].北京：中国标准出版社，2018.

作者简介：陈蕾（1995—），女，广东汕尾人，本科，助理工程师。研究方向：食品检测技术。