QuAAtrO39連續(xù)流動分析儀測定海水磷酸鹽應(yīng)用研究

金曉霞 ，劉海燕 ，叢媛媛

(山東省威海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 威海 264200)

1 引言

磷酸鹽是近岸海域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的必測項目[1，2]，也是海水水質(zhì)評價的重要因子。海水磷酸鹽的監(jiān)測方法有磷鉬藍(lán)分光光度法[2]，流動分析法和便攜式光譜儀法[1]。磷鉬藍(lán)分光光度法是最經(jīng)典，應(yīng)用最廣泛的監(jiān)測方法，而流動分析法是最便捷，最省人工的監(jiān)測方法。目前流動分析方法可參考的標(biāo)準(zhǔn)有：《海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(HY/T147.1-2013)、《近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(HJ442-2008)以及2017年中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布了《國家近岸海域海水水質(zhì)監(jiān)測操作技術(shù)規(guī)程》(試行)。

隨著國家對近岸海域水質(zhì)環(huán)境重視程度越來越高，近岸海域海水質(zhì)量監(jiān)測頻次增加，點位也增加，需要同時檢測的磷酸鹽樣品數(shù)也在逐漸增多。傳統(tǒng)的磷鉬藍(lán)分光光度法試劑用量大，試劑配制繁瑣，耗時長，因此近幾年，國家海洋局和中國環(huán)境監(jiān)測總站在行業(yè)內(nèi)首推用流動分析法測定海水磷酸鹽。雖然方法所用儀器皆為流動分析儀，但不同廠家，或者同一廠家不同型號的儀器都存在操作和使用的差異。

2020年4月份，山東省威海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心采購了一臺德國Seal公司生產(chǎn)的QuAAtro 39連續(xù)流動分析儀。QuAAtro 39是目前全球自動化程度最高、設(shè)計最緊湊的連續(xù)流動分析儀,特別適用于超痕量營養(yǎng)鹽的檢測。搜索相關(guān)文獻(xiàn)，流動分析法已經(jīng)廣泛用于水質(zhì)亞硝酸鹽[3]、硝酸鹽[3]、磷酸鹽[3,6,9]、揮發(fā)酚[4]、氨氮[8,9]、氰化物[10]、硫化物[11]、LAS[12]等多種物質(zhì)的檢測，其中用到QuAAtro 39連續(xù)流動分析儀測定的環(huán)境水質(zhì)只有高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的報道[5,8]。

本文通過一系列的實驗驗證QuAAtro 39連續(xù)流動分析儀測定海水磷酸鹽的準(zhǔn)確度和精密度。同時與磷鉬藍(lán)分光光度法做比較，檢驗兩種方法測定結(jié)果之間有無顯著差異。

2 實驗儀器與試劑

2.1 儀器

Quaatro 39連續(xù)流動分析儀系統(tǒng)(德國Seal公司生產(chǎn))。

2.2 參考方法

《海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(HY/T147.1-2013)；《近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(HJ442-2008)；《國家近岸海域海水水質(zhì)監(jiān)測操作技術(shù)規(guī)程》(試行)。

2.3 溶液的配制

本方法所用試劑均為分析純試劑或者優(yōu)級純，水為超純水。

(1)鉬酸銨溶液。將25.0 mL濃硫酸(H2SO4,ρ=1.84 g/mL，優(yōu)級純)沿玻璃棒慢慢加入到約400 mL水中，搖勻，冷卻后，加入4.5g鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]，充分溶解后，加入0.09 g酒石酸銻鉀(C4H4KO7Sb·1/2H2O)，再次溶解后加入FFD6清洗劑(購于上海寶中盈儀器儀表有限公司)1.0 mL，混勻，稀釋至0.5 L。儲存在棕色試劑瓶中，常溫下保存，有效期3個月。

(2)抗壞血酸溶液。稱取12.0 g抗壞血酸(C6H6O6)，溶于約400 mL水中，充分溶解后，加入1.0 mLFFD6，用水稀釋至0.5 L，混勻，貯存于棕色試劑瓶中，4 ℃條件下可保存7 d。

(3)磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)儲備液。編號102818，500 mg/L，以磷計)。

2.4 磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液液

3.0 mg/L(由1.3磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)貯備液配制而成)。

3 試驗步驟

3.1 儀器條件

卡好泵卡，接通電源，啟動儀器、進(jìn)樣器和電腦，運行AACE軟件，先用蒸餾水清洗管路，5～10 min后，將泵管分別插入鉬酸銨和抗壞血酸試劑瓶中，等待試劑基線穩(wěn)定，調(diào)節(jié)增益，編制程序(包括標(biāo)準(zhǔn)曲線、添加樣品)，再次調(diào)節(jié)基線，運行程序。軟件會按峰高和濃度值自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計算樣品濃度。

3.2 樣品的測定

將標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液(濃度系列選擇從高到底)和待測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，或與經(jīng) 0.45 μm 濾膜過濾的待測樣品和加標(biāo)待測樣品按編好的程序分別倒入樣品杯，放入 QuAAtro 39 的自動進(jìn)樣器中，運行已編好的運行文件，QuAAtro 39 將根據(jù)設(shè)定的運行文件測出樣品中活性磷酸鹽的濃度。

4 結(jié)果與討論

4.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

用磷酸標(biāo)準(zhǔn)使用液配制濃度分別為0.000 mg/L、0.015 mg/L、0.030 mg/L、0.060 mg/L、0.120 mg/L、0.240 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列繪制曲線,結(jié)果如圖1。

圖1 QuAAtro 39流動分析標(biāo)準(zhǔn)曲線

從圖1看出，該方法曲線相關(guān)系數(shù)為1.000。本研究在實驗過程中曾測定了多條曲線，相關(guān)系數(shù)都能達(dá)到0.9999，這表明QuAAtro 39流動分析儀測定磷酸鹽的線性相關(guān)性非常好。

4.2 檢出限的測定

在7個100 mL容量瓶中，分別加入3.0 mg/L磷酸鹽磷溶液0.05 mL，配制濃度為1.5 μg/L的磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)樣品，用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算測定值，計算7次測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差s，方法檢出限MDL=s×3.143，結(jié)果見表1。

表1 方法檢出限的測定

國家海洋局《海洋監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(HY/T 147.1-2013)流動分析方法的檢出限0.72 μg/L，經(jīng)過計算，QuaatrO39連續(xù)流動分析儀檢出限為0.42 μg/L，小于標(biāo)準(zhǔn)方法的檢出限，完全滿足海水磷酸鹽的測定要求。

4.3 精密度和準(zhǔn)確度的測定

4.3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定

選取國家海洋局第二海洋研究所有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(編號GBW08623濃度3.2 μmol/L和0.8 μmol/L) 進(jìn)行測定，每組實驗平行測定6次。計算平均值和相對偏差。結(jié)果見表2。

由表2可見，QuAAtro 39流動分析儀測定的數(shù)據(jù)全部在標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差都較低，有很好的精密度和準(zhǔn)確度。

表2 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果 mg/L

4.3.2 加標(biāo)回收率的測定

為檢測本方法在測定實際海水樣品時效果如何， 結(jié)合2020年春季近岸海域國控海水水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測，取三組表層海水SDH11027、 SDH11024和SDH11025(樣品相關(guān)信息見表3)做加標(biāo)回收率的測定，根據(jù)實際樣品的濃度范圍，在同一樣品的子樣中分別加入合適濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差和加標(biāo)回收率，結(jié)果見表4。

從表4可以看出，用QuAAtro 39流動分析儀測定磷酸鹽，其回收率在92.2%～103%之間，滿足方法回收率的要求。

5 連續(xù)流動分析法與磷鉬藍(lán)分光光度法的比較

取三租海水分別用磷鉬藍(lán)分光光度法(GB 17378.4-2007(39.1))和QuAAtro 39流動分析儀進(jìn)行測定，并對測定結(jié)果進(jìn)行比較，檢驗兩種方法測定結(jié)果之間有無顯著差異,結(jié)果見表5。

對所得結(jié)果進(jìn)行t檢驗，給定ɑ=0.05，由t表查的t0.05(5)=2.571，t=0.550<2.571，故兩種方法測定結(jié)果之間無顯著差異。

5 結(jié)論和建議

QuAAtrO39連續(xù)流動分析儀測定的磷酸鹽校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)為1.000，線性相關(guān)性很好，通過對國家標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定，發(fā)現(xiàn)該方法的準(zhǔn)確度和精密度很好，實際樣品回收率為 92.2%～103%，滿足要求。和磷鉬藍(lán)分光光度法的比對分析結(jié)果來看，兩種方法的測定結(jié)果無顯著差異。但連續(xù)流動分析法分析效率高、操作更簡便，靈敏度好、準(zhǔn)確度高。提高了工作效率，降低了分析人員的工作強(qiáng)度，適合對大批量海水樣品進(jìn)行及時準(zhǔn)確的分析。

表3 三組海水樣品濃度和加標(biāo)量

表4 實際樣品加標(biāo)回收率的測定 mg/L

本實驗的試劑配制方法不同于國標(biāo)方法，不需加入有毒溶劑丙酮，并簡化了步驟，通過多次實驗該試劑對測定結(jié)果沒有影響，推薦使用。

如果經(jīng)常大批量的檢測海水樣品，或者經(jīng)常檢測高濃度的磷酸鹽溶液，容易造成管路堵塞，或者管路污染。出現(xiàn)基線漂移、基線波動，甚至不出峰等現(xiàn)象?？梢栽谡麴s水清洗管路之前，先用1 mol/L的稀鹽酸溶液清洗管路10～15 min，再按照2.1規(guī)定的其他步驟操作。