水體中總磷測定方法的比較研究

李駿

(江蘇省水文水資源勘測局常州分局 江蘇常州 213001)

總磷是衡量水質好壞的重要指標之一。目前，水體中總磷的測定方法主要有鉬酸銨分光光度法、連續流動分析法（CFA）和電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）等。本文主要通過實驗，對三種方法的原理、分析過程、精密度和準確度等方面進行比較研究,為監測人員選擇經濟、簡潔、快速的總磷測定方法提供參考。

1 實驗部分

1.1 方法原理

鉬酸銨分光光度法：在中性條件下用過硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化成正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物。室溫下放置15分鐘后，使用光程為30mm比色皿，在700nm波長下，以純水做參比，比色定量。[1]

CFA法：通過蠕動泵壓縮不同內徑的彈性泵管,將試劑和試樣按比例吸入管路系統中并在一定條件下混勻、分離干擾物,保溫反應,顯色后在880nm處比色測吸光度,計算機處理分析結果。[3]

ICP法：液態樣品由載氣(氬氣)帶入霧化系統進行霧化，并以氣溶膠形式進入炬管的中心通道，在高溫和惰性氣體中充分原子化、電離、激發。根據P特征譜線的強度定量P元素的含量。[2]

1.2 前處理及分析測試步驟

鉬酸銨分光光度法：取25mL水樣于50mL具塞刻度管中，加4mL過硫酸鉀溶液。由于水樣中含有濁度和色度，需要照上法取一個濁度-色度補償試樣。高壓蒸汽消毒器1.1kg/cm2壓力消解半小時后，取出放冷，用純水定容至50mL，加1mL抗壞血酸溶液和2mL鉬酸銨溶液，顯色15分鐘，用30mm比色皿在700nm波長下比色測定。

CFA法：水樣不需要進行前處理。配制所需化學試劑,安裝連接各流路泵管,開機后編輯分析方法工作參數，編輯樣品表，待基線穩定后開始進行分析。ICP法：取100mL水樣置于200mL燒杯中，加入5mL優級純硝酸，移至通風櫥內的電熱板上加熱消解，緩慢加熱至近干，反復這一過程直到溶液顏色穩定不變，取下冷卻后加水定容至100mL。接著開機編輯實驗方法的工作參數（特征譜線213.68nm），編輯樣品表，點火進行標準曲線及樣品分析。

2 實驗結果與分析

2.1 標準曲線的測定

取總磷標準樣品配制各分析方法標準系列。

鉬酸銨分光光度法：測定曲線為C（mg/L）=1.360*(A-A0)+0.0002，相關系數R=0.9999。（A為吸光度，C為濃度）見圖1。

圖1 鉬酸銨分光光度法曲線

CFA法：測定曲線為H=1.273*106*C+2076，相關系數R=0.9999。（H為峰高，C為濃度）見圖2。

圖2 CFA法曲線

ICP法：測定曲線為Int=5241.1*C+78.254，相關系數R=0.9998。（Int為特征譜線強度，C為濃度）見圖3。

圖3 ICP法曲線

實驗表明，三種測定方法曲線相關系數均能達到0.999以上，線性良好，滿足測定要求。

2.2 準確度、精密度和檢出限的測定

2.2.1 準確度測定

對國家環保總局標準樣品研究所總磷標準樣品（編號：203931）分別用三種方法進行測定，樣品真值為0.215mg/L，不確定度為±0.012mg/L。測定結果見表1。

表1 三種方法總磷標準樣品的測定結果

實驗表明，三種測定方法對總磷標準樣品測定值均在標準樣品保證值范圍內，準確度均符合要求。

2.2.2 精密度測定

取0.600mg/L總磷濃度液用三種分析方法分別連續測定7次，進行記錄。根據測定結果計算精密度，以相對標準偏差（RSD）表示。

各分析方法精密度，見表2

表2 三種分析方法精密度

實驗表明，三種測定方法的精密度均符合要求，且CFA法和ICP法對水樣測定的平行性優于鉬酸銨分光光度法。

2.2.3 檢出限測定

根據IUPAC對檢出限作的規定，檢測限計算公式如下：

計算得，ICP法檢出限為 0.006mg/L，CFA法檢出限為0.008mg/L。鉬酸銨分光光度法根據GB/T 11893-1989分析標準方法，檢出限為0.01mg/L。

實驗表明：ICP法和CFA法檢測靈敏度高于鉬酸銨分光光度法，檢測低濃度水樣時優勢明顯。

3 分析和討論

3.1 三種方法測定效率比較

從樣品的前處理過程來看，鉬酸銨分光光度法取樣過程工作量較大，且消解過程需用高壓蒸汽消毒器，需有人現場值守，存在一定安全隱患，工作效率較低；ICP法前處理消解時間長；CFA法無繁瑣的樣品前處理過程，最為省力。

從樣品檢測時間來看，CFA法可實現全過程在線分析，4小時可完成60個樣品分析；ICP法樣品前處理結束后，上機分析大約為1個/min，加前處理時間和上機分析時間60個樣品大約需要3小時；鉬酸銨分光光度法從取樣、消解、自然降溫、加試劑、顯色、比色分析60個樣品大約需要4-5小時左右。

綜上，ICP法分析大批量樣品時最節省時間。

3.2 三種方法優缺點比較

通過以上比較分析可以看出，三種總磷的測定方法各有優缺點，主要表現為：

3.2.1 實驗表明，三種方法的準確度、精密度和檢出限均可滿足要求。相對而言，ICP法的檢出限最小，線性范圍最大，測定低、高濃度樣時具有一定優勢，且ICP法根據元素的特征譜線進行測量，不受水體濁度和色度的影響，檢測結果相對其他兩個方法更為準確。

3.2.2 鉬酸銨分光光度法和ICP法均需對樣品進行前處理，且處理過程較為繁瑣，而CFA法取樣、消解、顯色、比色、數據處理全自動運行，大大減輕了化驗人員工作強度。

3.2.3 運行成本上，CFA法對過硫酸鉀純度要求較高，需購買進口試劑，透析膜也較易損壞，儀器日常維護需更換泵管等配件；ICP法所需高純氬氣價格貴且用量快，儀器日常維護費用也較高。相對而言，鉬酸銨分光光度法運行成本最低。

4 結語

綜上所述，三種總磷測定方法的準確度、精密度和靈敏度均滿足要求，均可準確檢測水體中總磷含量。當小批量檢測樣品時，考慮到運行成本，我們仍可采用鉬酸銨分光光度法；當有大批量水樣時，使用CFA法或者ICP法更為方便，此外當水樣濁度和色度較大時，使用ICP法干擾最小，且工作效率最高。

[1]總磷的測定鉬酸銨分光光度法.GB/T 11893-1989.

[2]中華人民共和國水利部編.鉛、鎘、釩、磷等34種元素的測定-電感耦合等離子體原子發射光譜法.SL 394.1-2007.

[3]蘇州市環境監測站等.水質磷酸鹽和總磷的測定連續流動分析法（征求意見稿）.

[4]李青山等編著.水環境監測實用手冊.北京：中國水利水電出版社，2003.