2種海水中活性磷酸鹽檢測方法比對研究

摘要：以海水中活性磷酸鹽的檢測方法為研究對象，著重對磷鉬藍分光光度法和流動注射法進行對比研究。結果表明，在方法檢出限、精密度、準確度、回收率等方面作比較，2種方法沒有明顯差異，均能滿足海水中活性磷酸鹽的日常分析需求，但流動注射法分析速度較快，檢測效率較高，更適用于大批次量海水樣品的檢測。

關鍵詞：磷鉬藍分光光度法；流動注射法；活性磷酸鹽；方法比對

引言

海水中的活性磷酸鹽是海洋浮游植物生長所必需的重要營養(yǎng)成分，是海洋環(huán)境質量監(jiān)測中非常重要的指標之一，其濃度和分布關乎著海洋中浮游生物的分布、數量及海域的起始生產力[1][2]。伴隨著沿海經濟的高速發(fā)展和我國大規(guī)模城鎮(zhèn)化的推進進程，沿海城市在發(fā)展過程中所排放的工業(yè)廢水和生活污水中攜帶的污染物也相應增加，大量的氮、磷等污染物質通過排廢管路進入近岸海域，給海洋生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力[3]。在例行的海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測過程中，監(jiān)測點位數量多，樣品量大，包括活性磷酸鹽因子在內的海洋環(huán)境營養(yǎng)鹽監(jiān)測工作日趨繁重，尋找一種適用于大批量樣品測定的分析方法勢在必行。

目前，針對海水中活性磷酸鹽的檢測，標準分析方法主要是磷鉬藍分光光度法[4]和流動注射測定法[5]，2種方法的原理均是在酸性介質中，活性磷酸鹽與鉬酸銨-酒石酸銻鉀混合溶液反應生成磷鉬酸銻鹽（磷鉬黃），磷鉬黃被抗壞血酸溶液還原為磷鉬藍，再依據朗伯比爾定律測定含量。本研究選取含有不同濃度活性磷酸鹽的海水實際樣品，分別采用磷鉬藍分光光度法和流動注射測定法進行本底濃度分析，以及高、中、低3個濃度的加標回收率測定，分析結果按照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168-2020）中的相關要求來進行方法的比對研究[6]，主要比對2種分析方法的檢出限、測定結果的正確度等相關因素，尋找適宜的分析方法，提升海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力，應對日益增強的監(jiān)測要求。

1實驗準備

1.1主要儀器與設備

研究采用的實驗儀器和設備主要有可見分光光度計（北京普析）；iFIA7型全自動流動注射分析儀（吉天儀器）包括自動進樣系統(tǒng)、樣品自動化處理控制系統(tǒng)、自適應光學檢測器和數據處理工作站；數控超聲波清洗器（上海安譜）；一般實驗室其它常用儀器與設備。

1.2 主要試劑與材料

研究選取的2種方法實驗用水均為去離子水或等效純水，所用試劑均為分析純。

1.2.1分光光度法

將45mL鉬酸銨溶液在攪拌下加到200mL體積比為1：2的硫酸溶液中，然后再加入5mL酒石酸銻鉀溶液。其中，鉬酸銨溶液是溶解28g鉬酸銨于200mL水中，酒石酸銻鉀溶液是溶解6g酒石酸梯鉀于200mL水中，所有溶液變混濁時需重新配置?？箟难崛芤菏侨芙?0g抗壞血酸于200mL水中。

1.2.2流動注射法

制備鉬酸銨顯色劑，將35mL濃硫酸稀釋至500mL去離子水中，混合均勻并冷卻后，加入213mL鉬酸銨儲備液和72mL酒石酸銻鉀儲備液，用去離子水稀釋至1L，顛倒混合。其中，鉬酸銨儲備液配置是稱取40g四水鉬酸銨[（NH4）6Mo7O24·4H2O]，用去離子水稀釋定容至1L； 酒石酸銻鉀儲備液配置是稱取3g酒石酸銻鉀[C4H4O6K（ SbO ）·1/2H2O]，用去離子水稀釋定容到1L；抗壞血酸還原液是臨用現配，稱取60g抗壞血酸，用去離子水稀釋定容至1L，顛倒混合；載流是鹽度為30.5‰的氯化鈉溶液。配置好的試劑需使用超聲波清洗器脫氣或真空脫氣30min。

2試驗方法

海水樣品經 0.45μm 濾膜過濾后貯存于聚乙烯瓶中。分析工作需在 3h 以內完成，否則應冷凍至-20℃保存。分析前，樣品應在室溫下解凍完全，并充分搖勻。

2.1分光光度法分析步驟

量取50mL水樣至50mL具塞比色管中，各加1mL混合溶液，1mL抗壞血酸溶液，混勻；顯色5min后，注入5cm測定池中，以蒸餾水作參比，于882nm波長處測定其吸光值；同時，量取50mL水按相同步驟測定分析空白吸光值。

2.2流動注射法分析步驟

使用iFIA7型全自動流動注射分析儀，按要求將相應的管路加入對應的溶液中，如圖1所示。啟動儀器，分析系統(tǒng)預熱完畢后隨即進行化學流路的清洗，所有試劑充滿管路后啟動運行程序，檢查儀器的氣密性及管路的流暢性，待基線基本穩(wěn)定之后，進行標準系列及樣品的測定。主要參數為檢測波長660nm、加熱溫度37℃、蠕動泵泵速35r/min、進樣時間50s、清洗時間30s、出峰時間40s、峰寬85s、樣品周期100s。

3實驗結果

3.1 校準曲線

海水中活性磷酸鹽含量一般較低，校準曲線濃度范圍應設置為0～0.200 mg/L。將磷酸鹽標準溶液（GSB102820）用水稀釋至濃度為10 mg/L的活性磷酸鹽使用液，移取適量該使用液于水中，分別配制成磷酸鹽濃度（以P計）為 0.025mg/L、0.050mg/L、0.100mg/L、0.150mg/L、0.200 mg/L的標準曲線系列溶液，使用上述2種分析方法，按照樣品的分析步驟進行活性磷酸鹽校準曲線的測定，結果顯示活性磷酸鹽的曲線均呈現良好的線性，其相關系數 r均達到 0.9995以上，詳見表1。

3.2 檢出限

根據HJ 168-2020對方法檢出限的規(guī)定，?。穫€空白加標濃度為0.004 mg/L的標準溶液，分別按照2種方法的分析步驟進行7次平行測定，計算 7 次測定結果的標準偏差S，詳見表2。由測定結果計算得出，分光光度法檢出限為0.0008mg/L，流動注射法檢出限為0.0009mg/L，均滿足《海水水質標準》（GB 3097-1997）[7]中一類海水0.015mg/L的檢測需求。

3.3 精密度和準確度

選取同一海域的海水進行一定濃度的加標，分別按照2種方法測定其加標回收率，每個樣品重復測定6次，測定結果如表3所示。分光光度法測定活性磷酸鹽加標樣品的回收率為90.4%～99.2%；流動注射法測定活性磷酸鹽加標樣品的回收率為92.0%～102%。2種方法的加標回收率均滿足《近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ 442.3-2020）[8]中“活性磷酸鹽分析結果所在數量級為0.1mg/L時，加標回收率在80%～110%范圍內”的要求。

加入不同體積的活性磷酸鹽標準溶液，得到最終濃度分別為 0.025mg/L、0.100mg/L、0.200mg/L的空白加標樣品，分別使用2種方法進行測定，每個樣品重復測定6次，測定結果如表4所示。根據測定結果計算樣品的相對標準偏差RSD（%）和相對誤差RE（%），詳見表4。分光光度法法測定活性磷酸鹽高、中、低3個濃度空白加標樣品的RE分別為-1%、-1%、-4%，RSD分別為1.6%、0.8%、4.2%；流動注射法測定活性磷酸鹽高、中、低3個濃度空白加標樣品的RE分別為0%、-2%、-8%，RSD分別為1%、1.4%、3.5%。 高、中、低3種不同濃度的空白加標樣品分別使用2種方法的測定結果，均符合HJ 442.3-2020中的質控要求，RE＜±10%，RSD＜10%。結果表明，2種分析方法測定海水中活性磷酸鹽含量的準確度和精確度均良好。

4實驗分析

從實驗分析的大趨勢來看，實驗分析正在從手工化、有人化向自動化、無人化逐步轉型，目前各類型的自動分析儀器均已投入日常分析工作中。在未來，實驗分析儀器應該由目前的自動化、無人化向著數字化、智能化、集成化、環(huán)?；姆较蚯斑M。實驗分析遠程操控與監(jiān)控、各分析模塊的集成、各分析要素同時測定及同時分析、試驗結果的大數據分析、實驗廢棄物零排放等均是未來儀器設備的發(fā)展方向。

經典的分光光度法雖然操作簡單，對儀器要求較低，但速度慢，效率不高。本研究經過試驗證明，儀器化、自動化流動注射法分析速度快、檢測效率高，與手工法在靈敏度、精密度和準確度方面沒有明顯差異，完全可以滿足海水中活性磷酸鹽測定的要求，同時自動化的流動注射法使用試劑量小，產生廢液較少，更加環(huán)保且更適用于大批次量海水樣品的檢測，也更符合未來試驗分析儀器設備的發(fā)展趨勢。

結語

綜上所述，研究將磷鉬藍分光光度法與全自動流動注射法進行了多方面對比，結果顯示2種方法的校準曲線在0～0.200mg/L的濃度范圍內均呈現良好的線性關系（r≥0.9995）。在方法靈敏度方面，磷鉬藍分光光度法的方法檢出限為0.0008mg/L，流動注射法的方法檢出限為0.0009mg/L。在精密度和準確度方面，磷鉬藍分光光度法的相對標準偏差和空白加標回收率分別為0.8%～4.2%和90.4%～99.2%；流動注射法的相對標準偏差和空白加標回收率分別為1.0%～3.5%和92.0%～102%。實驗結果表明，2種檢測方法無明顯差異，均具有較好的靈敏度、精密度和準確度，可用于海水中活性磷酸鹽的測定。

參考文獻

[1] 張際標，張鵬，戴培東，等.海南島近岸海域溶解無機磷時空分布及富營養(yǎng)化[J].中國環(huán)境科學，2019，39（06）：2541-2548.

[2]孫嘉琪，陳鼎豪.廣東近岸海域活性磷酸鹽時空變化特征及富營養(yǎng)化程度研究[J].環(huán)境科學與管理，2022，47（08）：43-48.

[3]王友華，秦華偉，王秋蓮，等.2006～2020年渤海灣水質變化趨勢分析和富營養(yǎng)化狀況評價[J].海洋環(huán)境科學，2023，42（05）：693-703.

[4] GB 17378.4-2007，海洋監(jiān)測規(guī)范[S].

[5] HY/T 147.1-2007，海洋監(jiān)測技術規(guī)程[S].

[6] HJ 168-2020，環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制訂技術導則[S].

[7] GB 3097-1997，海水水質標準[S].

[8] HJ 442.3-2020，近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范[S].

作者簡介

張倩（1985—），女，漢族，山東淄博人，高級工程師，碩士，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。

通信作者

張吉喆（1983—），男，漢族，遼寧本溪人，高級工程師，學士，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。