水質(zhì)總磷測定中水樣的貯存方法及穩(wěn)定性研究

韓惠芳， 吳學(xué)貴， 王一晨， 溫巧艷， 王玉， 林發(fā)媚， 黃肖鳳

（海南威爾檢測技術(shù)有限公司， 海南 澄邁 571924）

磷是生物生長所必需的元素之一， 但水體中磷質(zhì)量濃度過高（如超過0.2 mg／L）， 可造成藻類過度繁殖， 使水體富營養(yǎng)化， 造成湖泊、 河流透明度降低， 水質(zhì)變壞［1］。 因此， 磷是評價水質(zhì)的重要指標(biāo)之一［2］， 準(zhǔn)確測定水體中的總磷含量非常重要。

在《水和廢水監(jiān)測分析方法》［3］（第4 版）有關(guān)總磷的測定中規(guī)定： 樣品采集后酸化至pH ≤2， 可保存不超過24 h； 《水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法》［4］中規(guī)定水樣采集后加硫酸酸化至pH ≤1或不加任何試劑于冷處保存， 但沒有給出具體的保存時間。 由于在實(shí)際工作中， 水樣很難做到采集后立刻測定， 因此對不能及時測定的樣品必須進(jìn)行科學(xué)有效地保存， 以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。 本研究根據(jù)實(shí)際工作情況， 探討了一套簡單有效的總磷水樣的保存方式及其保存時長， 供分析工作者參考。

1 試驗部分

1.1 主要儀器及試劑

UV－2550 型紫外可見分光光度計， YXQ－LS－50SII 型立式壓力蒸汽滅菌器， mol 20A 型純水器。

過硫酸鉀， 優(yōu)級純； 抗壞血酸、 硫酸（密度為1.84 g／mL）、 四水合鉬酸銨、 酒石酸銻鉀均為分析純； 三級水。 過硫酸鉀溶液（50 g／L）、 抗壞血酸溶液（100 g／L）、 硫酸溶液（體積比為1 ∶1）、 鉬酸鹽溶液均依照《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》［4］規(guī)定的要求進(jìn)行配制及保存。

標(biāo)準(zhǔn)品： 磷酸二氫鉀（99.50%）。

天然水質(zhì)： 采自南渡江水樣， 含少量磷。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

磷標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（50.0 mg／L）： 稱取已事先于110 ℃干燥2 h 并在干燥器中放冷的磷酸二氫鉀21.98 ～22.17 mg， 用水溶解后轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中， 加約80 mL 水和0.5 mL 硫酸溶液， 用水稀釋至標(biāo)線并混勻。

磷標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（5.0 mg／L）： 準(zhǔn)確移取2.0 mL的磷標(biāo)準(zhǔn)儲備液至20 mL 容量瓶中， 用水稀釋至標(biāo)線并混勻。 分別吸取磷標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（5.0 mg／L）0、 0.2、 1.0、 2.0、 6.0、 10.0 mL 于6 支50 mL 比色管中， 用三級水稀釋至50 mL 刻度線， 混勻， 再加入1 mL 抗壞血酸溶液（100 g／L）， 混勻， 30 s 后加2 mL 鉬酸鹽溶液， 混勻。 室溫下放置15 min后， 在700 nm 波長下， 使用30 mm 比色皿， 以水做參比測定吸光度， 扣除零管的吸光度后， 與對應(yīng)的磷含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3 含磷水樣制備

取4 個500 mL 容量瓶， 向其中2 個容量瓶中各加入5.0 mL 磷標(biāo)準(zhǔn)儲備液（50.0 mg／L）， 用采集的南渡江水定容至刻度線， 混勻， 配制成總磷質(zhì)量濃度大于0.5 mg／L 的水樣； 向另2 個容量瓶中各加入10.0 mL 磷標(biāo)準(zhǔn)儲備液（50.0 mg／L）， 同樣用南渡江水定容至刻度線， 混勻， 配制成總磷濃度大于1.0 mg／L 的水樣。 樣品編號及保存方式見表1。

1.4 樣品測試

取適量上述4 個樣品調(diào)節(jié)至中性后各取25.0 mL 于50 mL 比色管中， 加4.0 mL 過硫酸鉀溶液（50 g／L）， 混勻， 塞緊蓋子， 用燒瓶封口膜和橡皮筋將蓋子扎緊， 放在大燒杯中置于立式壓力蒸汽滅菌器中加熱， 待壓力達(dá)到0.22 MPa、 溫度為120 ℃時保持60 min 后停止加熱， 待壓力表讀數(shù)降至零后取出放冷， 加水至標(biāo)線； 同時用25 mL 三級水代替試樣作空白試驗； 向消解后的比色管中加入1 mL 抗壞血酸溶液（100 g／L）， 混勻， 30 s 后加2 mL鉬酸鹽溶液， 混勻。 室溫下放置15 min 后， 在與標(biāo)準(zhǔn)系列相同的條件下測定吸光度， 扣除空白試驗的吸光度后， 從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得總磷含量。

2 結(jié)果與討論

按照表1 中的方式分別保存樣品， 用同一方法對4 個樣品在同樣的分析條件下同時進(jìn)行測定， 連續(xù)檢測至少1 個月（共檢測6 次）， 檢測結(jié)果見表2。 4 個樣品濃度的算數(shù)平均值、 標(biāo)準(zhǔn)差、 變異系數(shù)、 統(tǒng)計量Gn及其所對應(yīng)的臨界值見表3。

2.1 離群值判定

從表2 可以看出， 同一樣品不同時期測定的總磷含量不完全一樣， 這些數(shù)據(jù)是否為同一總體， 需要對其進(jìn)行檢驗判定后再行處理。 本研究采用格拉布斯（Grubbs）檢驗法［5］進(jìn)行判定， 經(jīng)檢驗， 4 個樣品的檢測數(shù)據(jù)均未檢出離群值， 因此保留6 次測定的全部檢測數(shù)據(jù)。 從表2 還可以看出， 同一樣品的總磷含量時高時低， 并不是隨著時間的推移而呈直線下降或上升的趨勢； 不同樣品在同一時段的變化趨勢基本相同， 由此可知， 是檢測過程中的系統(tǒng)誤差造成了同一樣品總磷含量時高時低的現(xiàn)象。

表1 總磷樣品不同保存方式Tab. 1 Total phosphorus-containing water samples under different preservation modes

表2 不同保存條件下樣品總磷濃度的變化趨勢Tab. 2 Changes of total phosphorus concentration in samples under different preservation conditions mg·L-1

表3 4 個樣品濃度的算數(shù)平均值、 標(biāo)準(zhǔn)差、 變異系數(shù)、 統(tǒng)計量Gn 及其所對應(yīng)的臨界值Tab. 3 Arithmetic mean values, standard deviation, coefficients of variation, statistic Gn and the corresponding critical values of the four samples′ concentrations

2.2 兩種保存方式的精密度檢驗

一個結(jié)論是否可靠， 往往需要精密度和準(zhǔn)確度作為支撐。 這里先采用F 檢驗法［6-8］確定2 種保存方式之間的精密度有無差異后， 再用t 檢驗法［6-8］檢驗2 種保存方式是否存在系統(tǒng)誤差。

《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》［4］對于總磷的保存提供2 種方式： 一是加酸， 二是不加酸、 直接冷藏。 加酸樣品的保存效果普遍稍好于不加酸的， 因此屬于單邊F 檢驗問題。 經(jīng)F 檢驗法［6-8］檢驗， 2 種濃度 的總磷樣品F 值 分別為1.01和1.12（自由度均為5）， 均小于其對應(yīng)的臨界F 值（F0.05，5，5＝5.05）［6-8］。 因此酸化冷藏與不酸化冷藏這2 種保存方式下的水樣總磷含量的精密度之間無顯著性差異（置信度為95%）。

2.3 兩種保存方式的準(zhǔn)確度檢驗

樣品1＃和3＃的總體方差分別與2＃ 和4＃ 的總體方差相等， 而且試驗樣本均為小樣本（n1＝n2＝n3＝n4＝6）， 故采用兩尾t 檢驗法［7］檢驗2 種保存方式是否存在系統(tǒng)誤差。 經(jīng)檢驗可知， 2 種濃度的t 值分別為0.697 和1.396（自由度均為10）， 均小于其對應(yīng)的臨界t 值（t0.05（10）＝2.228）［6-8］， 表明2 種保存方式下水樣總磷含量差異不顯著， 測量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差也都很小， 因此可以認(rèn)為未酸化水樣與酸化水樣在冷藏條件下對總磷的保存具有同等效果。

2.4 穩(wěn)定性比較

變異系數(shù)是樣本標(biāo)準(zhǔn)差與樣本平均數(shù)的比值，以百分?jǐn)?shù)形式表示； 可用以比較2 個或多個資料變異程度的大?。?］。 變異系數(shù)越大， 表明數(shù)據(jù)越離散， 反之越聚集。 由表3 可知， 低濃度總磷水樣的變異系數(shù)普遍大于高濃度總磷水樣， 說明低濃度總磷水樣的穩(wěn)定性不如高濃度總磷水樣。 因此， 雖然總磷水樣可穩(wěn)定保存一個月， 但在不知總磷含量的情況下仍需盡快測定。

3 結(jié)論

總磷測定水樣中， 酸化的水樣與不酸化的水樣在冷藏冰箱中均能穩(wěn)定保存一個月， 兩者之間無顯著性差異， 且總磷濃度越高的水樣， 其穩(wěn)定性越好。 另外， 根據(jù)監(jiān)測經(jīng)驗， 澄清的天然水樣一般含磷量較低， 對于這類樣品應(yīng)及時測定， 避免其測定結(jié)果不準(zhǔn)確。