砷测量计制造技术

一种用于分析水样中砷浓度的实地检测试剂盒，包括一个用于测量水样中吸光度的便携式红外光束光度计。红外发光二极管（１２０Ａ，１２０Ｂ）被设置成引导光束通过待测样本。光电探测二极管（１３０Ａ，１３０Ｂ）测量穿过所述样本的光强度。所述光电探测器（１３０Ａ，１３０Ｂ）的输出电压与所述样本吸收的光相关并显示在液晶显示屏（１６０）上。采用钼蓝颜色复合物检测砷。将含结合在钼蓝颜色复合物中的砷酸盐和磷酸盐的样本的吸光度与结合磷酸盐而没有结合砷酸盐的参照样本的吸光度进行比较并换算。由这两个样本的吸光度差异测定所述水样中砷浓度的定量数值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2002年8月21日提交的美国专利No.60/404,964的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及用于测量砷浓度的装置和技术，尤其是用于定量测量水溶液中砷浓度的装置和技术。本专利技术可以用于测量地下水中的砷浓度。由于通过数以百万计的管式深井所提供的并用于人们日常消耗的地下水的砷富集，一场毁灭性的健康危机正在孟加拉国、西孟加拉和印度展开。可以参见例如British Geological Survey/Mott MacDonald Ltd.出版的《孟加拉国地下水砷污染研究》(“Groundwater studies for arsenic contamination in Bangladesh”)总结报告-主要报告(1999)。所述砷富集很有可能是自然原因引起的。估计有2千5百万人面临患包括皮肤损伤、呼吸系统疾病和如早期或中期机能紊乱的眼部疾病，以及诸如皮肤癌、膀胱癌、肺癌及其他内脏癌症、心脏疾病和神经机能紊乱等更为致命且使人长期衰弱的疾病在内的砷相关疾病的威胁(参见，例如Chakraborty A.K.和SahaK.C.所著的Arsenical dermatosis from tubewell water in West Bengal，IndianJ.Med.Res.，85，326-334(1987)；和Guha Mazumder D.N.等人所著的Arsenic levelsin drinking water and the prevalence of skin lesions in West Bengal，India.Int.J.Epidemiology，27(5)，871-77(1998))。许多政府和民间组织正关注于这一空前规模的大范围的与砷中毒有关的健康危机并寻求其解决办法(参见，例如vanGeen，A.等人2001年5月提交的题为“Well-switchinga remediation option worthpromoting to reduce arsenic exposure in Bangladesh”的世界卫生组织报告)。地下水砷污染问题在孟加拉国或西孟加拉的情况现在已广为公众所知，这一问题并不局限于这些地理区域。地下水的砷污染也在世界其他地区发现并受到关注。参见例如Smith A.H.等人所著的Marked increase in bladder and lung cancer mortalityin a region of northern Chile due to arsenic in drinking water，Am.J.ofEpidemiology，147，660-669(1998)。缓解孟加拉国和西孟加拉大范围慢性中毒这一值得关注的事件可能的解决方案包括将日常消耗的水资源改为从不存在砷污染的或砷污染水平处在可接受的“安全水平”的更安全的水井中获得。其他解决方案可以包括处理受污染的地下水以去除砷，使水适合人们日常消耗。按照孟加拉国官方的饮用水标准，低于50微克/升的砷水平被认为是安全的。最近的世界卫生组织(WHO)指南建议砷水平应低于10微克/升。无论如何，对精确测量井水中的砷浓度以鉴别那些由于砷污染而不安全的、以及鉴别那些可以安全使用的井水存在紧迫的需求。任何解决方案都会要求进行实地的水质持续监测。不幸的是，所述安全的砷水平(最多几十个微克/升)低于可用于或适于实地使用的常规的砷测量装置和技术的检测极限。例如，“默克实地试剂盒”(“Merck field kit”，例如，由EM Sciences、Merck KGaA、Darmstadt，德国等公司出售)已广泛用于测量砷浓度。所述默克试剂盒的有效检测极限约为100微克/升。所述默克试剂盒，以及所有其他通常使用的(如在孟加拉国)实地试剂盒，是建立在溴化汞染色法基础上的。所述方法包括将溶液中的无机砷还原或转变为气体胂。收集气体胂并在指示剂测试条上与溴化汞反应。对应于其所接触的胂的浓度，测试条的颜色由白色变为黄色或棕色。胂浓度的估计通过直观地辨别测试条的颜色获得。然而，针对胂浓度的颜色灵敏度很差导致了高检测极限。为了降低检测极限并提高所述方法的灵敏度，已经对改进胂收集和接触方法作了努力。也提高了指示剂测试条的化学性质以拓宽颜色反应的范围。目前使用的改进的实地试剂盒可以包括用于直观比较的标准色图。然而，没有一种改进的或提高的实地试剂盒已能满足实地使用的需要。所述的改进方法经常是复杂的并难于实行。所述方法仍然要求对指示剂测试条颜色进行直观辨别。指示剂测试条的颜色灵敏度随测量的砷浓度而改变。对于不同的砷浓度范围可能需要使用不同的测试条，因而针对样本中的砷的浓度必须进行频繁的调整或重复校准。对所含砷浓度位于10微克/升至100微克/升区间的样品的检测结果通常认为是不可信的。此外，所述试剂盒还利用了产生剧毒的气体胂的化学性质。现在，人们正对精确检测水样中砷浓度的其他方法给予关注。注意力集中于生产用于定量检测砷的灵敏的实地检测试剂盒，并且该试剂盒在地下水中发现的砷浓度的广大区间内保持其灵敏度。注意力尤其集中于使已知的不产生作为副产物的毒性气体胂的实验室化学分析或测试方法适合于待测地下水中砷的检测。专利技术概述本专利技术提供了用于地下水中砷污染检测的装置和方法。所述装置可以组合在适合实地使用的试剂盒(例如，掌上型比色计)中。一个示范性的比色计通过测量水样中所含的砷与适当的化学试剂反应所形成的颜色复合物的红外吸收来测量砷浓度。所述红外吸收采用光探针或光通道进行测量。所述比色计可以具有双通道结构(光探针或通道A和B)，使之能够在相同的物理环境下对样品的两个等分试样进行吸光度测量。所述等分试样置于一对比色皿中。固体状态的光电装置(例如红外发光二极管(LED))可以用于产生入射在所述比色皿上的红外辐射束。可以用一对置于比色皿LED对面一侧的光电探测器来测量穿过比色皿的辐射强度。可以用常规的A/D转换器将光电探测器的电压信号处理为数字信号以显示或进一步处理。所述光电探测器输出的电压信号可以在如液晶屏(LCD)或其他任何适当的输出装置上显示。所述比色计可以包含一个或多个微处理器，以控制多种电子元件的运行或处理测量的数据。例如，一个可编程的中断控制器(PIC)可以用于顺序解读来自两个通道的光电探测器电压信号。所述比色计所采用的所有电子和光电元件可以是低功率的商用现货。定量测定砷浓度的方法利用了砷的反应性质，该方法使对应于其氧化状态的砷(例如，砷酸盐或亚砷酸盐)形成一种颜色复合物的一部分。利用的颜色复合物是“钼蓝”复合物，它不包括亚砷酸盐但包括存在于水样溶液中的砷酸盐和类似反应性的磷酸盐。水样可以用适当的试剂处理，以将砷氧化成砷酸盐状态或将砷还原成亚砷酸盐状态。可将未经还原或氧化的含砷酸盐的等分试样置于一个比色皿中，同时可以将还原的等分试样置于另一个比色皿中作为参照。所述两个等分试样的吸光度差异抵消了可溶磷酸盐对吸光度的贡献并给出了所述样品中砷浓度的定量测量结果。所述方法所利用的钼蓝颜色复合物可以通过向水样等分试样添加酸性化学试剂(例如，酸化的钼酸盐试剂和酒石酸锑钾)得以形成。为了应用于地下水中砷的测量，对先前为测试海水中磷酸盐水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实地定量测定水样中砷浓度的方法，其中，所述水样含磷酸盐，所述方法包括：（ａ）制备第一和第二样品的等分试样；（ｂ）向第一样品等分试样中添加还原剂以将等分试样中的砷还原成亚砷酸盐形式；（ｃ）向第一和第二样品等分试样中 添加显色试剂，由此第一等分试样中的磷酸盐以及第二等分试样中的磷酸盐和砷酸盐转变成颜色复合物；（ｄ）用光探针测量每个等分试样中形成的颜色复合物的吸光度；以及（ｅ）用对所述两个等分试样所测得的吸光度计算地下水样品中的砷浓度， 其中，所述的光探针布置在一台便携式比色计中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A范极恩，P帕罗那，C莫瑟，D普萨尔提斯，
申请(专利权)人：纽约市哥伦比亚大学托管会，
类型：发明
国别省市：US[美国]