用QC 8500SⅡ連續(xù)測(cè)定海水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮及應(yīng)注意的問題

匡少華 王彩蘊(yùn) 于洪波 郝詠芳

摘要：采用QC8500SⅡ連續(xù)流動(dòng)注射分析儀檢測(cè)海水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮，最低檢出限分別為0.6、0.7 、1.5 μg·L-1，回收率分別為97%、90%、94%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%，符合國(guó)標(biāo)法質(zhì)量控制的要求，且分析快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好。

關(guān)鍵詞：亞硝酸鹽；硝酸鹽；氨氮；流動(dòng)注射；連續(xù)測(cè)定

硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮是評(píng)價(jià)海水水質(zhì)的重要指標(biāo)，硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮中的氮元素在海水中可以循環(huán)轉(zhuǎn)化[1]。氨氮在亞硝化細(xì)菌的作用下，可以被氧化形成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽可以被硝化細(xì)菌氧化形成硝酸鹽。

海水中亞硝酸鹽測(cè)定有鹽酸萘乙二胺法；硝酸鹽測(cè)定有鋅鎘還原法、鎘柱還原法；氨氮測(cè)定方法有納式試劑法、次溴酸鈉法[2]等。這些傳統(tǒng)方法耗時(shí)長(zhǎng)，精密度、準(zhǔn)確性更多依賴于實(shí)驗(yàn)者的工作態(tài)度與技術(shù)水平，工作強(qiáng)度大[3]。而流動(dòng)注射分析技術(shù)，操作簡(jiǎn)便，分析快速，在國(guó)際上已被廣泛用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)，美國(guó)、德國(guó)等國(guó)已將流動(dòng)注射的部分方法定為國(guó)標(biāo)法。我國(guó)科研人員也正著手推進(jìn)此法為國(guó)標(biāo)法。本文采用流動(dòng)注射分析法測(cè)定了海水中亞硝酸鹽，硝酸鹽、氨氮。對(duì)方法的檢出限、精密度、準(zhǔn)確度做了細(xì)致規(guī)范的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果可為推動(dòng)流動(dòng)注射分析法為國(guó)標(biāo)法提供依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1儀器

QC 8500SⅡ流動(dòng)注射分析儀，包括自動(dòng)進(jìn)樣器、自動(dòng)稀釋器、蠕動(dòng)泵、氨氮反應(yīng)模塊、亞硝酸鹽/硝酸鹽反應(yīng)模塊、比色檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、樣品架。

1.2試劑配制

所有溶液的配制都使用去離子水（10 MΩ）。

1.2.1亞硝酸鹽/硝酸鹽測(cè)定所需試劑的配制

1.2.1.115 mol/L氫氧化鈉將150.0 g氫氧化鈉慢慢加入到250 mL去離子水中。攪拌至溶解。冷卻并儲(chǔ)存在塑料瓶中。

1.2.1.2氯化銨緩沖液（pH 值為 8.5）在1 000 mL燒杯中加入800 mL水，再加入85.0 g氯化銨（NH4Cl）和1.0 g二水乙二胺四乙酸二鈉鹽（Na2EDTA·2H2O），混合均勻，用15 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5，轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶定容，混合均勻。

1.2.1.3磺胺顯色劑在1 000 mL燒杯中加入600 mL水，再加入100 mL 85%的磷酸（H3PO4）、 40.0 g 的磺胺和1.0 g N-（1-萘基）-乙二胺二鹽酸鹽（NED），搖動(dòng)潤(rùn)濕后，攪拌30 min以使所有物質(zhì)溶解完全，轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶定容，混合均勻。

1.2.2氨氮測(cè)定

1.2.2.1緩沖螯合試劑在1 000 mL燒杯中加入約900 mL去離子水，溶解50.0 g乙二胺四乙酸二鈉鹽（Na2EDTA）和11.0 g 氫氧化鈉（NaOH）。轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶定容，混合均勻。

1.2.2.2酚試劑在1 000 mL燒杯中加入約500 mL去離子水，溶解83.0 g 苯酚晶體（C6H5OH）。在攪拌下，慢慢加入32.0 g氫氧化鈉（NaOH）。冷卻后轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶定容，混勻。

1.2.2.3次氯酸鈉在500 mL容量瓶中，加入250 mL 5.25% 次氯酸鈉（NaOCl），用去離子水稀釋到刻度，搖勻?，F(xiàn)用現(xiàn)配。

1.2.2.4硝普鈉溶解1.75 g亞硝基鐵氰化鈉[Na2Fe（CN）5NO.2H2O]到500 mL去離子水中，搖勻。

1.3原理

1.3.1儀器工作原理一定體積的樣品溶液被注入到一個(gè)流動(dòng)著的載流中，然后被載流推動(dòng)進(jìn)入封閉的反應(yīng)管道，樣品在向前運(yùn)動(dòng)過程中靠對(duì)流和分散作用被分散成一個(gè)樣品帶，樣品帶與載流中的某些組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成被檢測(cè)的物質(zhì)，然后流經(jīng)檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定[4]，被測(cè)物質(zhì)的量是通過與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行比較而求得。

1.3.2亞硝酸鹽測(cè)定方法原理亞硝酸鹽與磺胺進(jìn)行重氮反應(yīng)，反應(yīng)物與N-（1-萘基）-乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成偶氮染料并于540 nm處比色進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3硝酸鹽測(cè)定方法原理過濾的樣品通過鍍銅鎘柱時(shí)，硝酸鹽定量地還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與磺胺進(jìn)行重氮反應(yīng)后與N-（1-萘基）-乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成偶氮染料并于540 nm處比色進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4氨氮測(cè)定方法原理氨與次氯酸鈉在堿性條件下反應(yīng)生成一氯胺，一氯胺在有酚存在的情況下，與硝普鈉鹽反應(yīng)生成靛酚藍(lán)并于630 nm處比色進(jìn)行測(cè)定。

1.4標(biāo)準(zhǔn)系列配置

1.4.1亞硝酸鹽/硝酸鹽準(zhǔn)確量取10.0 mL亞硝酸鹽/硝酸鹽國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液GBW（E）081698（100.0 mg·L-1）/GBW（E）081697（100.0 mg·L-1）于100.0 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線，混勻，得標(biāo)準(zhǔn)中間液濃度為10.0 mg·L-1；再準(zhǔn)確量取20.0mL標(biāo)準(zhǔn)中間溶液于200.0 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線，混勻，即得亞硝酸鹽/硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液，濃度為1.0 mg·L-1。分別吸取0、0.50、250、10.0、20.0、40.0 mL使用溶液分別入100 mL具塞比色管中，加水至標(biāo)線混勻。此標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的亞硝酸鹽/硝酸鹽濃度依次為0、5、25、100、200、400 μg·L-1。

1.4.2氨氮準(zhǔn)確量取10.0 mL氨氮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液于100.0 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線，混勻，得標(biāo)準(zhǔn)中間液濃度為10.0 mg·L-1；再準(zhǔn)確量取20.0mL標(biāo)準(zhǔn)中間溶液于200.0mL容量瓶，加水至標(biāo)線，混勻得氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液，濃度為1.0 mg·L-1。分別吸取0、0.50、1.00、5.00、10.0、30.0、60.0 mL使用溶液分別入100 mL具塞比色管中，加水至標(biāo)線混勻，此標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的氨氮濃度依次為0、5、10、50、100、300 μg·L-1。

1.5繪制工作曲線

在設(shè)定好儀器系統(tǒng)參數(shù)后，對(duì)亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮標(biāo)準(zhǔn)系列分別進(jìn)行測(cè)定，以被測(cè)物質(zhì)的濃度為橫坐標(biāo)X，以峰面積Ai-A0為縱坐標(biāo)Y，繪制工作曲線。

2結(jié)果與分析

2.1線性與檢出限

2.1.1線性關(guān)系亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮工作表（見表1-3）和工作曲線（見圖1-3）。

由表1和圖1 可看出，當(dāng)亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液在 0～400 μg·L-1范圍內(nèi)，亞硝酸鹽濃度與峰面積呈線性，R2值為0.999 9，線性關(guān)系良好，峰面積與濃度的一次回歸方程y= 0.022 6 x+ 0017 8，可用于亞硝酸鹽濃度的計(jì)算。

由表2和圖2 可看出，當(dāng)硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液在 0～400 μg·L-1范圍內(nèi)，硝酸鹽濃度與峰面積呈線性，R2值為0.999 9，線性關(guān)系良好，峰面積與濃度的一次回歸方程為y= 0.021 0 x+0.042 1，可用于硝酸鹽濃度的計(jì)算。

由表3和圖3 可看出，當(dāng)氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液在 0～300 μg·L-1范圍內(nèi)，氨氮濃度與峰面積呈線性，R2值為0.998 6，線性關(guān)系良好，峰面積與濃度的一次回歸方程為y= 0.0219 x+ 0.136 8，可用于氨氮濃度的計(jì)算。

從測(cè)定結(jié)果可以看出，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列過程，標(biāo)準(zhǔn)偏差和殘差都很小，R2值都在0.998以上，其中亞硝酸鹽、硝酸鹽工作曲線的R2值達(dá)到了0999 9，氨氮的R2值達(dá)到0.998 6，符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制濃度在4～6個(gè)點(diǎn)時(shí)，R2值要達(dá)到0.998的要求。

2.1.2檢出限通過一次測(cè)量，就能以95 %的置信概率定性判定待測(cè)物質(zhì)存在所需要的最小濃度或量[5]。是評(píng)價(jià)靈敏度的重要參數(shù)。

配置5.0 μg·L-1稀溶液連續(xù)測(cè)定12次，運(yùn)用MDL=ks0Cx公式計(jì)算檢出限，其中：

k為3；s0為樣品測(cè)量讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差；C為樣品含量值；x為樣品測(cè)量讀數(shù)平均值。

2.6用4.2和14.0 μg·L-1亞硝酸鹽標(biāo)液連續(xù)測(cè)量7次，所測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.7%和1.3%，符合海洋調(diào)查規(guī)范GB 12763.4中重氮偶氮法亞硝酸氮濃度在4.2、14.0 μg·L-1濃度時(shí)， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為5.0%、2.0%的規(guī)定。用70.0和140 μg·L-1硝酸鹽標(biāo)液連續(xù)測(cè)定7次，所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%和0.8%，符合海洋調(diào)查規(guī)GB 12763.4中鋅鎘還原法在70.0、140 μg·L-1濃度時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.0%、3.0% 的規(guī)定。用14.0和100 μg·L-1的氨氮標(biāo)液連續(xù)測(cè)定7次，所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.0%和2.6%，符合海洋調(diào)查規(guī)范GB 12763.4次溴酸鈉法在14.0、100 μg·L-1濃度時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為7.0% 、3.0%的規(guī)定。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出流動(dòng)注射方法具有較好的精密度。

2.2.2準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度是指測(cè)試結(jié)果與被測(cè)量真值或約定值間的一致程度[5]。實(shí)際工作中按實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制要求，定期進(jìn)行盲樣考核。分別對(duì)3個(gè)參數(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)控考核從表6 可知，亞硝酸鹽在濃度為14.0 μg·L-1；硝酸鹽在濃度為140 μg·L-1；氨氮濃度在98.0 μg·L-1時(shí)的相對(duì)誤差分別是0.7%、29%、2.7%，符合GB 12763.4中亞硝鹽濃度在14 μg·L-1相對(duì)誤差為3.0%；硝酸鹽在140 μg·L-1 的相對(duì)誤差為4.0%；氨氮在98 μg·L-1相對(duì)誤差為4.0%的規(guī)定[6]。

2.2.3回收率樣品加標(biāo)回收率衡量測(cè)定值與真實(shí)值之間的誤差，是度量準(zhǔn)確度的重要指標(biāo)。在樣品中加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)溶液后，與樣品同時(shí)測(cè)定。三個(gè)參數(shù)每個(gè)參數(shù)做了三個(gè)平行，分別得出原樣品含量和加標(biāo)樣品含量，用%公式計(jì)算樣品加標(biāo)回收率。方法回收率測(cè)定結(jié)果見表7。

從表7看出，亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮樣的加標(biāo)回收率分別為為97%、90%、94%，符合國(guó)家海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范GB 17378.2中：當(dāng)被測(cè)物質(zhì)濃度小于100 μg·L-1，回收率要達(dá)到60%～110%；被測(cè)物質(zhì)濃度大于100 μg·L-1，回收率要達(dá)到80%～110%的規(guī)定。

3注意事項(xiàng)

樣品采集、保存按GB 17378.2-2007或GB/T 12763.4-2007的要求處理。

原始樣品、試劑要經(jīng)過0.45 μm的濾膜過濾后上機(jī)測(cè)定。

所有試劑按儀器給出的方法配置，用超聲波除泡（酚試劑、次氯酸鈉試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液不進(jìn)行除泡），試劑配置好后將試劑瓶口用封口膜封好，以避免空氣中的氨污染。

測(cè)定硝酸鹽時(shí)，方法模塊上的鎘柱在離線狀態(tài)要掌控好，儀器走水時(shí)，鎘柱處于離線狀態(tài)，走試劑時(shí)手動(dòng)切換成在在線狀態(tài)。樣品測(cè)定完必須立即將鎘柱切換成離線狀態(tài)。

4結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用QC 8500SⅡ連續(xù)流動(dòng)注射分析儀檢測(cè)水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮，工作曲線線性范圍分別在0～400和0～300 μg·L-1，線性關(guān)系良好，最低檢出限分別為0.6、0.7和1.5 μg·L-1，回收率分別為97%、90%和94%。該方法的精密度優(yōu)良、準(zhǔn)確性好，符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求，分析省時(shí)、省力，可用于實(shí)驗(yàn)室大批量海水樣品的連續(xù)測(cè)定。

5展望

流動(dòng)注射分析正朝著微型化、簡(jiǎn)單化、智能化方向發(fā)展[7]，目前國(guó)際上對(duì)海水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的測(cè)定已廣泛采用流動(dòng)注射分析技術(shù)，近幾年來隨著我國(guó)對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)力度的加大，流動(dòng)注射分析技術(shù)在國(guó)內(nèi)許多海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)也逐漸廣泛應(yīng)用，流動(dòng)注射分析技術(shù)分析法將是今后海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。

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（收稿日期：2018-04-27；修回日期：2018-06-19）