連續(xù)流動分光光度法測定總氮的精密度偏性試驗分析

蒲 喆

（陜西省水文水資源勘測中心,陜西 西安 710068）

總氮是水體中各種形態(tài)的有機和無機氮的總稱,在自然環(huán)境中,地表水中的總氮含量是衡量水質(zhì)情況的重要指標(biāo)之一。它的測定有助于評估水體被污染和自凈情況。地表水中氮、磷物質(zhì)超標(biāo)時,微生物大批量繁殖,浮游生物生長旺盛,呈現(xiàn)出富營養(yǎng)化狀態(tài)。傳統(tǒng)的檢測方法是紫外分光光度法,該方法對實驗器材以及樣品空白要求非常高,檢測結(jié)果偏高,分析數(shù)據(jù)的時間較長,受外界干預(yù)較大。為此,引入連續(xù)流動分析法到總氮的檢測當(dāng)中,實現(xiàn)了分析自動化檢測,很大的提高了工作效率,減少了外界環(huán)境的干預(yù)[1]。本文采用空白試樣、0.1C標(biāo)準(zhǔn)溶液（C為檢測上限濃度）、0.9C、天然水樣、加標(biāo)水樣、統(tǒng)一標(biāo)樣進行實驗分析,從精密度、準(zhǔn)確度、質(zhì)控圖等手段進行分析,以及從檢驗人員水平、實驗室環(huán)境、儀器設(shè)備、藥品質(zhì)量等諸多方面進行評價,對該方法進行精密度偏性試驗,為水環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)量監(jiān)督提供有力保障。

1 實驗部分

1.1 儀器

連續(xù)流動分析儀SKALAR San++ SA5000。

1.2 方法依據(jù)

連續(xù)流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法（HJ 667-2013）。

1.3 檢測原理

樣品與反映試劑在蠕動泵的推動下進入化學(xué)反應(yīng)模塊,在密閉的管路中連續(xù)流動,水樣被氣泡按一定間隔規(guī)律地隔開,并按特定的順序和藥品反應(yīng)后,進入流動比色池進行光度檢測。

在堿性介質(zhì)中,水樣中的氮化合物在 107℃~110℃、紫外線照射下,被過硫酸鹽氧化為硝酸鹽后,經(jīng)鎘柱還原為亞硝酸鹽。在酸性介質(zhì)中,亞硝酸鹽與磺胺進行重氮化反應(yīng)然后與鹽酸萘乙二胺偶聯(lián)生成紫紅色化合物,于波長 540 nm 處測量吸光度。

1.4 主要試劑

超純水制備的一級純水、過硫酸鉀溶液（優(yōu)級純）、氫氧化鈉、四硼酸鈉、氯化銨（優(yōu)級純）、磷酸、磺胺、鹽酸萘乙二胺、總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：500 mg/L。

1.5 操作部分

1.5.1 校準(zhǔn)曲線的建立

用10 ml大肚吸管量取總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液,按說明進行稀釋,依據(jù)規(guī)范制備標(biāo)準(zhǔn)系列（總氮質(zhì)量濃度分別為：0.00 mg/L、0.20 mg/L、1.00 mg/L、3.00mg/L、5.00 mg/L 10.0 mg/L）,使用連續(xù)流動分析儀分析,檢測的校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)需≥0.995。每天分析一次校準(zhǔn)曲線,測定結(jié)果與理論濃度值相對標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于等于5%,否則從新建立校準(zhǔn)曲線。

1.5.2 檢測水樣制備

按照《水質(zhì) 總氮的測定 連續(xù)流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 667-2013）精密度偏性試驗的相關(guān)要求選取空白試樣、0.1C標(biāo)準(zhǔn)溶液（C為檢測上限濃度）、0.9C、天然水樣、加標(biāo)水樣、統(tǒng)一標(biāo)樣,以隨機次序每天分析1批,每批平行雙樣測定,共測定10 批。

2 結(jié)果分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

標(biāo)準(zhǔn)曲線：截距a=0.1241；斜率b=0.0207；相關(guān)系數(shù)r=0.9999 ；符合r=0.995的要求。

2.2 精密度分析

2.2.1 空白批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差及方法檢測限分析

檢測限是指給定的可靠程度內(nèi)（一般為 95%）可以從樣品中所檢測出的最小濃度或最小含量,同時是方法和儀器靈敏度的重要指標(biāo)。要求計算的檢出限不大于標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定檢出限（標(biāo)準(zhǔn)方法總氮的檢出限為 0.04 mg/ L） 。根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL 219-2013）[2],方法檢出限按如下公式計算：

式中：Swb為空白平行測定批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差；tf為顯著水平為0.05（單側(cè)）,自由度為f時的t值；f為批內(nèi)自由度f=m（n-1）,m為批數(shù),n為每批測定個數(shù)。

根據(jù)空白試驗的測定結(jié)果,計算得出空白批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差Swb=0.0063,方法檢出限MDL=0.03 mg/ L,本次測定結(jié)果符合質(zhì)量控制要求。

2.2.2 批內(nèi)批間變異及總標(biāo)準(zhǔn)差檢驗

精密度是表示測量的再現(xiàn)性,指使用的分析程序過程中,在受控條件下對分析測定均一樣品重復(fù)測量,所得測定值的一致性程度。變異顯著性檢驗（F檢驗）：當(dāng)批間變異/批內(nèi)變異＜F0.05時,無顯著性差異（NS）；當(dāng) F0.05＜批間變異/批內(nèi)變異＜F0.01時,顯著性證據(jù)不足；當(dāng)批間變異/批內(nèi)變異＞F0.01時,有顯著性差異。批內(nèi)、批間變異顯著性檢驗說明見表1。

表1 批內(nèi)、批間變異顯著性檢驗說明

本次測定試樣進行變異顯著性檢驗及總標(biāo)準(zhǔn)差檢驗,檢驗結(jié)果見表2。分析結(jié)果顯示各試樣結(jié)果無顯著性差異,而總標(biāo)準(zhǔn)差均小于測得濃度的5%或檢出限兩者的最大值,表明試驗精密度較高。

表2 批內(nèi)批間變異、總標(biāo)準(zhǔn)差

2.3 準(zhǔn)確度分析

準(zhǔn)確度是反應(yīng)方法系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合指標(biāo)。每天對加標(biāo)水樣進行分析,共測定10 批,測得平均加標(biāo)回收率為104%,達到在92%~111%之間的要求。達到方法要求,說明該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高。

2.4 質(zhì)控控制圖分析

質(zhì)量控制圖是控制誤差的一種手段,主要目的是為了把分析當(dāng)中的誤差控制在一定的范圍內(nèi),保證實驗結(jié)果的真實性。本文通過每天對有證統(tǒng)一標(biāo)樣（8.90±0.62 mg/L）進行測定,同時對結(jié)果以質(zhì)控圖的形式進行繪制,見圖1。由圖可得,S：0.246；9.01 mg/L,X為中心限；為上輔助限；為上警告限；為上控制限。為下輔助限2S位下警告限為下控制限。由質(zhì)量控制圖可以得出,未出現(xiàn)連續(xù)七點落在中心線一側(cè),則表明所有測定值沒有系統(tǒng)偏離,隨機分布于中心線的兩側(cè),100%位于控制限內(nèi),表明測定過程均處于受控狀態(tài)。見圖1。

圖1 質(zhì)量控制圖

3 結(jié)論

精密度偏性試驗是實驗室質(zhì)量控制的重要手段,適用于新儀器新方法的確認(rèn),以及新進人員上崗考核。精密度偏性實驗?zāi)軌驕?zhǔn)確的控制實驗室分析過程中精密度與準(zhǔn)確度。提高數(shù)據(jù)的真實性、可靠性。

本文對連續(xù)流動分析儀法水中總氮進行精密度偏性試驗,結(jié)果表明,分析項目最低檢出限低于標(biāo)準(zhǔn)方法檢出限,空白實驗分析達控制要求,0.1C標(biāo)準(zhǔn)溶液（C為檢測上限濃度）、0.9C、天然水樣、加標(biāo)水樣、統(tǒng)一標(biāo)樣,進行變異顯著性檢驗,各試樣結(jié)果無顯著性差異,樣品回收率達到方法要求的92%~111%之間,質(zhì)量控制圖表明所有測定值沒有系統(tǒng)偏離,測定過程均處于受控狀態(tài),說明準(zhǔn)確度和精密度符合要求,儀器環(huán)境運轉(zhuǎn)正常,分析人員按照方法規(guī)定要求操作, 檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠,符合《連續(xù)流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 667-2013）、《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》要求。