本发明涉及无机砷检测，具体涉及一种目视检测水中无机砷含量的方法及检测试剂盒。
背景技术：
水是生命之源，水的安全影响社会各个领域，而砷作为一种有毒元素尤其以毒性最大的无机砷形式威胁着水质安全。中国国家标准GB 5749-2006规定了饮用水中砷的限量为10ng/mL。目前水中砷检测的最常用方法为中国国家标准GB/T 5750.6-2006中使用的原子荧光法和电感耦合等离子体质谱法，同时传统的二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法、锌-硫酸系统新银盐分光光度法和砷斑法因缺点明显而逐步被淘汰。以上方法均为实验室检测方法，而测定水中低含量无机砷的快检方法在国内外鲜有报道。经过现有技术的文献检索发现，如中国专利ZL02146437.5，名称为“基于酶抑制反应的饮用水中无机砷检测装置”的发明利用无机砷抑制乙酰胆碱酯酶反应测定饮用水中的无机砷，方法检出限为20ng/mL，由于该方法检出限不能达到中国国家标准规定的饮用水中砷的限量要求，实用意义不大。因此，发明一种简单方便、快速、低成本并且检出限能够低于GB 5749-2006规定的饮用水中砷限量的检测方法具有实际意义和推广价值。
水中的砷大都以无机砷为主，因此测定水中的无机砷即可代表水中总砷。另外，即便水中含有部分有机砷，但自然生物代谢产生的溶于水中的有机砷毒性很小，与无机砷相比可忽略。
技术实现要素：
发明目的：为了解决现有的无机砷快速检测方法中检测限低的问题，本发明提供了一种检测水中无机砷含量的方法，本发明进一步的目的是提供一种检测水溶液中无机砷含量的试剂盒。
技术方案：本发明所述一种检测水中无机砷含量的方法，包括以下步骤：
(1)依次量取金胶溶液和罗丹明B溶液加入无机砷标准溶液中，混匀静置；然后加入硼氢化钠溶液，混匀后避光反应1～5min；
(2)将步骤(1)得到的体系与标准色阶进行比对，确定无机砷标准溶液反应后的色阶；
(3)用待测水溶液替换无机砷标准溶液重复步骤(1)，将待测水溶液反应后的颜色与无机砷标准溶液反应后的色阶进行比对，得出待测水溶液中无机砷的浓度或浓度范围。
本发明测定水中无机砷的原理为：罗丹明B在金胶表面被催化，加入硼氢化钠后罗丹明B在金胶表面被还原，此时溶液颜色由红色变为无色，但是无机砷(包括亚砷酸根和砷酸根)可抑制该催化反应的发生，抑制程度与无机砷浓度有关，无机砷浓度越高催化反应越无法进行，溶液颜色越红。
步骤(1)中所述无机砷标准溶液为含有亚砷酸根离子和/或砷酸根离子的标准溶液，，即含有亚砷酸根离子的标准溶液，由亚砷酸钠粉末溶解于10％(w/w)氢氧化钠水溶液中得到，或含有砷酸根离子的标准溶液，由砷酸钠粉末溶解于10％(w/w)氢氧化钠水溶液中得到，或含有亚砷酸根离子和砷酸根离子的标准溶液，由亚砷酸钠粉末和砷酸钠溶解于10％(w/w)氢氧化钠水溶液中得到，亚砷酸根离子和砷酸根离子的标准溶液反应后的色阶结果一致。优选地，所述无机砷标准溶液中砷的浓度为0～200ng/mL。更优选地，所述无机砷标准溶液中砷的浓度为0ng/mL、0.5ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、10ng/mL、50ng/mL、100ng/mL、200ng/mL。
步骤(1)中所述金胶溶液按如下步骤制备：在50mL沸腾的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液中加入0.5～1mL质量分数为1％的柠檬酸三钠水溶液，煮沸10～15min，然后采用高速离心法使混合溶液浓缩10～20倍得到金胶溶液，此时金胶溶液浓度为25～50nmol/L，所述金胶溶液中金颗粒的平均直径为20～60nm。所述高速离心法的步骤如下：用1.5mL离心管量取1mL金胶溶液，天平配平后10000rpm离心10min，舍去900～950μL上清液，重悬底部沉淀即可。
步骤(1)中所述罗丹明B水溶液的浓度为0.5mmol/L～5mmol/L；所述硼氢化钠水溶液的浓度为5mmol/L～20mmol/L。
优选地，步骤(1)中所述标准溶液的体积为200μL，所述罗丹明B溶液的浓度为1mmol/L，体积为5μL，金胶溶液的体积为5μL，混匀静置1min；硼氢化钠溶液的浓度为10mmol/L，体积为25μL，避光反应1min。
步骤(3)中所述待测水溶液为饮用水、地表水或浅层地下水。
本发明进一步的目的是提供一种检测水溶液中无机砷的试剂盒，所述试剂盒包括砷的浓度为0～200ng/mL的无机砷标准溶液，50nmol/L浓缩金胶溶液，1mmol/L罗丹明B溶液，10mmol/L硼氢化钠溶液和标准色阶图。
有益效果：本发明的目视快速检测水中无机砷的方法具有操作简单、成本低廉和抗干扰能力强等优点，能够目视检出水中0.5ng/mL以上的无机砷，远低于GB 5749-2006规定的饮用水中砷限量10ng/mL，可用于现场快速检测。
附图说明
图1为金胶溶液与不同浓度的无机砷的Zeta电位图，图中浓度单位ppb为ng/mL；
图2为金胶溶液与不同浓度无机砷的平均粒径图，图中浓度单位ppb为ng/mL；
图3为金胶颗粒、无机砷和罗丹明B的混合溶液中各组分状态示意图；
图4为0ng/mL～200ng/mL无机砷标准溶液反应得到的色阶；
图5为干扰离子对测定水溶液中无机砷的影响；
图6为实施例4中色阶与样品比较图，第一排为无机砷标准溶液反应后色阶，第二排为待测溶液反应后色阶；
图7为实施例5中色阶与样品比较图，第一排为无机砷标准溶液反应后色阶，第二排为待测溶液反应后色阶；
图8为实施例6中色阶与样品比较图，第一排为无机砷标准溶液反应后色阶，第二排为待测溶液反应后色阶。
具体实施方式
实施例1
(1)配制亚砷酸根标准溶液(浓度分别为0ng/mL、0.5ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、10ng/mL、50ng/mL、100ng/mL、200ng/mL)，分别量取200μL标准溶液加入多孔比色板中；
(2)依次量取5μL浓缩金胶溶液和5μL 1mmol/L的罗丹明B溶液分别加入步骤(1)得到的体系中，混匀静置1min；
浓缩金胶溶液的制备方法如下：在50mL沸腾的质量分数为0.01％的氯金酸水溶液中加入1mL质量分数为1％的柠檬酸三钠水溶液，煮沸10min得到酒红色的金胶溶液，然后采用高速离心法将金胶溶液浓缩20倍；
(3)量取25μL 10mmol/L的硼氢化钠溶液分别加入步骤(2)得到的体系中，混匀后避光反应1min；
(4)将步骤(3)得到的体系分别与标准色阶比对，确定无机砷标准溶液反应后的色阶，结果见图4，得出水中0.5ng/mL的无机砷即有明显的抑制催化效果，能够被目视检验。
步骤(2)中水样中的无机砷显著改变了金胶表面Zeta电位和金胶粒径，动态光散射(DSL)结果分别如图1和图2所示。由图1和图2的趋势可看出无机砷含量越高金胶表面Zeta电位越负同时金颗粒粒径越小，DSL得出的粒径并不是金颗粒物理粒径，而是金颗粒物理粒径+水化层厚度。该结果说明，随着溶液中无机砷浓度升高，金胶表面聚集越来越多带负电荷的无机砷，形成阻碍层，虽然溶于水后带正电荷的罗丹明B易于与带负电荷的金胶产生静电吸附，但是作为阻碍层的无机砷隔离了大量罗丹明B与金胶表面的接触。因此，没有金胶表面的催化作用，罗丹明B无法在溶液中被硼氢化钠还原，如图3所示，图3中金纳米颗粒1表面带负电荷，溶液中带负电的无机砷2在金纳米颗粒1表面形成障碍层，从而部分阻碍了罗丹明B3与金纳米颗粒1表面的接触。
实施例2
方法同实施例1，不同的是步骤(1)中为砷酸根标准溶液(浓度分别为0ng/mL、0.5ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、10ng/mL、50ng/mL、100ng/mL、200ng/mL)，亚砷酸根离子和砷酸根离子的标准溶液反应后的色阶结果一致。
实施例3
方法同实施例1，不同的是分别用1000ng/mL的K+、Na+、Li+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+、F-、Cl-、SO42-代替无机砷(亚砷酸根或砷酸根)进行干扰实验，结果如图5所示，分析表明这些常见的阴离子和阳离子对无机砷的测定无干扰。
实施例4
自来水中无机砷的测定：取来自管网末梢的南京市市政自来水200μL，加入浓缩金胶5μL和1mmol/L罗丹明B溶液5μL，混匀静置1min后加入10mmol/L硼氢化钠溶液25μL混匀，放入避光处反应1min后目视观察，发现溶液接近无色，说明该水样中无机砷含量<0.5ng/mL。为了验证该方法的正确性，对该份水样进行加标实验，加标至样品中无机砷终浓度1.0ng/mL再次进行实验，结果发现加标后样品颜色比加标前深，与图4中无机砷1.0ng/mL的颜色接近。为了进一步验证该方法的准确性，用ICP-MS测定该份水样中砷含量，结果为<0.3ng/mL。说明本发明使用的方法可以实现自来水中无机砷的目视快速检测。
实施例5
地表水中无机砷的测定：取长江水1份，因长江水中有机物和固体颗粒物较多需要进行前期净化处理。净化处理过程为，取长江水10mL，离心后取上清液5mL，将这5mL清水经碳18小柱过滤吸附掉清水中的有机物，得到5mL净化水，该净化过程不损失无机砷。将净化后的水按照实施例3中自来水中无机砷的测定步骤检测，结果与图4的色阶比对得出该份水样的无机砷浓度在2ng/mL～10ng/mL之间但更接近于2ng/mL，用ICP-MS验证该份水样中砷含量3.1ng/mL。说明经简单前处理后，本发明使用的方法可以实现地表水中无机砷的目视快速检测。
实施例6
浅层地下水中无机砷的测定：取南京市江宁区农家自用井水1份，该份井水经过与实施例4相同的前处理后用实施例3的方法进行无机砷的检测，结果与图4色阶比对得出该份水样中无机砷含量在1ng/mL～2ng/mL之间，用ICP-MS验证该份水样确定砷含量为1.2ng/mL。说明经简单前处理后，本发明使用的方法可以实现浅层地下水中无机砷的目视快速检测。