💎 水中硼
以甲亚胺-H 分光光度法在 410 nm 处测定水中溶解硼。0,01–1,0 mg B/L 范围内快速、灵敏且经济。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 9390:2001
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 3 小时 24 分钟
- 波长: 410 nm（或 415 nm）
- 测量范围: 0,01–1,0 mg B/L（直接测定）
- 检出限（LOD）: 约 0,01 mg B/L
概述
硼（B）在饮用水与环境水体中的存在日益受到毒理学关注。饮用水中硼的限值为 1,5 mg/L（欧盟 2020/2184 指令；此前 WHO 为 1,0 mg/L）。硼过量对生殖与发育系统有毒 —— 动物试验显示具致畸性。
水中硼来自天然硼矿物（硼砂、钠硼解石）、地热与火山水、洗涤剂与清洁剂（硼作为组分）、农业硼肥、工业污水（玻璃、陶瓷、杀虫剂生产）以及填埋场渗滤液。在波兰，地热水区（波德哈莱）与采矿后水体中硼浓度偏高。
甲亚胺-H 法是 ISO 推荐用于饮用水与环境水例行测硼的经典分光光度技术。甲亚胺-H（水杨酸 + H 酸）在缓冲环境（pH 5,2–5,3）中与硼酸反应生成黄色络合物，于 410 nm 处测吸光度。方法简单、廉价且不需昂贵设备。
测硼的替代方法有 ICP-OES（λ = 249,77 nm）与 ICP-MS，灵敏度更高、量程更宽，但设备昂贵得多。没有 ICP 技术的实验室更倾向使用甲亚胺-H 法。
方法原理
水中溶解的硼（以硼酸 H₃BO₃ 或硼酸根形式）在乙酸铵缓冲（pH 5,2–5,3）环境中与甲亚胺-H（水杨酸与 H 酸的衍生物）反应，生成黄色硼-甲亚胺络合物。在 410 nm（或 415 nm）波长处以分光光度法测定该络合物的吸光度。在 0,1–3 mg B/L 范围内，颜色强度按朗伯-比尔定律与硼浓度成正比。加入 EDTA 可消除重金属离子（Fe、Cu、Al）的干扰。
应用领域
- 饮用水质量控制（B ≤1,5 mg/L）
- 地热水与矿泉水监测
- 洗涤剂与玻璃生产污水控制
- 农业灌溉水检测（硼 >1 mg/L 对植物有毒）
- 地表水与地下水监测
- 水中除硼工艺控制（反渗透、离子交换）
- 矿井水与填埋场渗滤液检测
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 波长 | 410 nm（或 415 nm） |
| 测量范围 | 0,01–1,0 mg B/L（直接测定） |
| 检出限（LOD） | 约 0,01 mg B/L |
| 显色时间 | 2 小时（室温） |
| 反应 pH | 5,2–5,3（乙酸盐缓冲液） |
| 比色皿光程 | 10–50 mm |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 9390:2001
- 标准名称（波兰语）
- Jakość wody — Oznaczanie boranów — Metoda spektrometryczna z azometyną-H
- 标准名称（英语）
- Water quality — Determination of borate — Spectrometric method using azomethine-H
分步操作程序
-
配制 B 标准溶液
将 0,5716 g H₃BO₃（40 °C 干燥）溶于无硼水并定容至 1 L，浓度为 100 mg B/L，用 PP 容器保存。
-
配制校准系列
由 100 mg B/L 溶液在 50 mL PP 容量瓶中配制标准：0、0,1、0,2、0,5、0,8、1,0 mg B/L。
-
配制甲亚胺-H 溶液
将 3,8 g 甲亚胺-H 与 8 g 抗坏血酸溶于 1 L 去离子水，冷藏（4 °C）最多保存 7 天。
-
配制缓冲液
将 500 g 乙酸铵溶于 1 L 去离子水，检查 pH = 5,2–5,3。
-
显色反应
向 3,5 mL 样品（或标准液）中依次加入：0,5 mL 0,025 mol/L EDTA、2,5 mL 甲亚胺-H 溶液、1 mL 缓冲液，混匀后室温放置 2 小时。
-
分光光度计调零
用空白（水 + 试剂，不含硼）装满比色皿，在 λ = 410 nm 处调零。
-
测定校准曲线
在 410 nm 处测定各校准标准的吸光度，绘制 A 对 B 浓度的关系。0,1–3 mg B/L 范围内呈线性。
-
样品测定
孵育 2 小时后在 410 nm 处测定样品吸光度，由校准曲线读取硼浓度。
-
质量控制
做空白、平行样与控制样（已知浓度标准）。回收率 90–110%，平行样相对偏差 <10%。
-
计算与报告
由校准曲线得出 B 浓度；浓度 >1 mg B/L 时须稀释样品。结果以 mg B/L 保留两位小数。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| UV-Vis 分光光度计 | Hach DR6000、Shimadzu UV-1900i、Agilent Cary 60 | 15 000–60 000 PLN |
| 光学比色皿 | Hellma 100-QS 石英或玻璃 10 mm 与 50 mm | 150–600 PLN/个 |
| 移液器 | Eppendorf Research Plus 0,5–5 mL 与 100–1000 µL | 800–1 800 PLN |
| A 级容量瓶 | DURAN / Brand 50、100、250 mL —— 聚丙烯或 PTFE（硼会吸附在硼硅玻璃上！） | 40–120 PLN/个 |
| 无硼容器（PP、PTFE） | 所有器皿都必须不含硼 —— 不得使用硼硅玻璃！ | 10–50 PLN/个 |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 甲亚胺-H | 5765-43-5 | 溶液：3,8 g 甲亚胺-H + 8 g 抗坏血酸溶于 1 L 去离子水。4 °C 下有效期 1 周。 |
| 乙酸铵（缓冲液） | 631-61-8 | 500 g CH₃COONH₄ 溶于 1 L 水 —— pH 5,2–5,3 缓冲液，保证最佳反应 pH。 |
| 抗坏血酸 | 50-81-7 | 甲亚胺-H 溶液中的稳定剂 —— 防止试剂氧化 |
| EDTA（二钠盐） | 6381-92-6 | 0,025 mol/L 溶液 —— 消除 Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺ 的干扰 |
| 硼酸（标准物质） | 10043-35-3 | 纯 H₃BO₃，40 °C 干燥 —— 用于配制 100 mg B/L 标准溶液 |
| 无硼去离子水 | — | 在无硼容器中制备，并经检验硼含量 <0,005 mg/L |
| 盐酸 1 mol/L | 7647-01-0 | HCl —— 用于酸化样品与标准液 |
职业健康与安全
- 硼酸 —— 生殖毒性 1B 类（H360FD）—— 必须佩戴手套
- 甲亚胺-H —— 有刺激性，避免接触皮肤与吸入粉尘
- EDTA —— 有刺激性，佩戴手套
- 盐酸 —— 腐蚀性，在通风柜中操作
- 必须佩戴护目镜并穿实验服
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 9390:2001 — 《Water quality — Determination of borate — Spectrometric method using azomethine-H》。
该方法的原理是什么？
水中溶解的硼（以硼酸 H₃BO₃ 或硼酸根形式）在乙酸铵缓冲（pH 5,2–5,3）环境中与甲亚胺-H（水杨酸与 H 酸的衍生物）反应，生成黄色硼-甲亚胺络合物。在 410 nm（或 415 nm）波长处以分光光度法测定该络合物的吸光度。
测量范围和准确度是多少？
波长：410 nm（或 415 nm）；测量范围：0,01–1,0 mg B/L（直接测定）；检出限（LOD）：约 0,01 mg B/L；显色时间：2 小时（室温）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 3 小时 24 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
UV-Vis 分光光度计、光学比色皿、移液器、A 级容量瓶、无硼容器（PP、PTFE）。核心仪器的参考价格（UV-Vis 分光光度计）：15 000–60 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
饮用水质量控制（B ≤1,5 mg/L）；地热水与矿泉水监测；洗涤剂与玻璃生产污水控制；农业灌溉水检测（硼 >1 mg/L 对植物有毒）；地表水与地下水监测；水中除硼工艺控制（反渗透、离子交换）；矿井水与填埋场渗滤液检测。
需要采取哪些安全防护措施？
硼酸 —— 生殖毒性 1B 类（H360FD）—— 必须佩戴手套；甲亚胺-H —— 有刺激性，避免接触皮肤与吸入粉尘；EDTA —— 有刺激性，佩戴手套；盐酸 —— 腐蚀性，在通风柜中操作；必须佩戴护目镜并穿实验服。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 9390。