流動(dòng)注射法測(cè)定海水中的活性硅酸鹽

鮑靜姣，尤炬炬，郭遠(yuǎn)明，王 姮

(1.浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江 舟山 316021；2.浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316021)

海水中的硅酸鹽是生物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)鹽之一，是構(gòu)成硅藻、放射蟲(chóng)和有孔蟲(chóng)等海洋生物有機(jī)體的重要組分[1]，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。海水中的硅酸鹽若低于一定濃度水平，硅藻等浮游生物的生長(zhǎng)便會(huì)受抑制，從而導(dǎo)致海洋初級(jí)生產(chǎn)力降低；而濃度太高時(shí)，則易引發(fā)赤潮等災(zāi)害性現(xiàn)象[2]。因此，監(jiān)測(cè)海水中的硅酸鹽對(duì)海洋生物資源的開(kāi)發(fā)利用和赤潮預(yù)報(bào)具有重要的意義[3]。目前海水中的活性硅酸鹽的分析方法以傳統(tǒng)的分光光度法為主，這個(gè)方法基本上都存在分析速度慢和穩(wěn)定性等缺點(diǎn)。近年來(lái)，不少學(xué)者運(yùn)用流動(dòng)注射分析儀進(jìn)行活性硅酸鹽的測(cè)定。流動(dòng)注射法是由丹麥技術(shù)大學(xué)的RUZICKA和HAMNSEN提出的一門(mén)易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線分析的新型自動(dòng)分析技術(shù)[4]。在此技術(shù)之上不斷完善海水中活性硅酸鹽的流動(dòng)注射分析法，使樣品基體穩(wěn)定，精密度好，操作簡(jiǎn)便、快捷，利于在線分析，非常適合大批量的海水樣品測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 原理

酸性條件下，硅酸鹽和鉬酸鹽、抗壞血酸反應(yīng)生成一種藍(lán)色化合物在820 nm下檢測(cè)。在加入抗壞血酸前加入草酸的目的是為了減少磷酸鹽的干擾。

1.2 儀器

德國(guó)SEAL Analytical AA3流動(dòng)注射分析儀(流動(dòng)注射分析儀硅酸鹽分析模塊流路如圖1所示)、37℃加熱池(5.37mL)、泵管(6+2空氣+1進(jìn)樣器沖洗)、實(shí)驗(yàn)室常用儀器和器皿。

P:蠕動(dòng)泵; S:樣品; C:載流; R1:顯色劑; R2:草酸; R3:抗壞血酸;SC:采樣環(huán); L1-L3:混合圈; H:加熱裝置; W:排廢; D:檢測(cè)器

圖1 可溶性硅酸鹽測(cè)定流路

Fig.1 Flow diagram of soluble silicates determination

1.3 試劑

硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液：300.0mg/L(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))；

硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液：用硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成15.0 mg/L的硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液；

鉬酸銨：將4.2 mL濃硫酸邊攪拌邊加入800 mL純水中，再加入15 g鉬酸銨和5 gSDS并稀釋至1L，混合均勻后儲(chǔ)存于棕色聚乙烯瓶中，每?jī)芍芨隆Ｈ芤罕仨毷浅吻鍩o(wú)色的；

抗壞血酸：50 g抗壞血酸溶于700 mL純水，稀釋至1000 mL。溶液混均勻，儲(chǔ)存于棕色聚乙烯瓶中，每周更新；

草酸溶液：95 g草酸溶于800 mL純水，稀釋至1000 mL。溶液混均勻，儲(chǔ)存于棕色聚乙烯瓶中。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)系列配置

取6個(gè)50 mL容量瓶分別移取：0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液加純水稀釋至標(biāo)線，混勻，使標(biāo)準(zhǔn)系列濃度分別為：0.000、0.300、0.600、1.20、1.80、2.40 mg/L。

1.4.2 儀器測(cè)定

按圖1連接試劑、純水和試樣。打開(kāi)AA3流動(dòng)注射分析儀和工作軟件，鍵入實(shí)驗(yàn)參數(shù)：選通道、杯續(xù)杯數(shù)、樣品數(shù)；進(jìn)樣/沖洗：3.0；平滑：10；基線校正：自動(dòng)基線參比(%)10，運(yùn)行延遲時(shí)間(min)：6.0。為了使樣品不受環(huán)境等污染，在進(jìn)樣器外安裝了有機(jī)玻璃罩。

啟動(dòng)AA3流動(dòng)注射分析儀，37℃加熱池(5.37 mL)，泵入純水至基線穩(wěn)定后，再泵入試劑到進(jìn)樣通道，達(dá)到試劑基線穩(wěn)定。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線，要先測(cè)一下標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度的最高點(diǎn)，最佳峰高75%～95%之間，設(shè)定它的增益點(diǎn)，然后開(kāi)始自動(dòng)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 條件試驗(yàn)和優(yōu)化

通過(guò)試驗(yàn)表明，當(dāng)S 泵管內(nèi)徑為1.85 mm，C 泵管內(nèi)徑為1.52 mm，R1 泵管內(nèi)徑0.89 mm，R2 泵管內(nèi)徑為0.64 mm，R3 泵管內(nèi)徑為0.89 mm，L1 混合圈長(zhǎng)75 cm，L2和L3 混合圈長(zhǎng)均為135 cm，SC 毛細(xì)管長(zhǎng)為250 cm，泵速為35 r /min 時(shí)，試驗(yàn)基線平穩(wěn)，可獲得較高且穩(wěn)定的吸光度值。

2.1.1 選擇泵管

通過(guò)試驗(yàn)表明，對(duì)于流量≤0.6 mL/min 使用管116-0536-07，即草酸泵管和抗壞血酸泵管；對(duì)于流量≥0.6 mL/min 使用管116-0536-11，即鉬酸銨泵管。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，泵管的粗細(xì)，使試劑和樣品的流速加入有精確的測(cè)量過(guò)程，每2 s 注入1 個(gè)氣泡，一個(gè)樣品包括20～30 個(gè)片斷，每一個(gè)片段被測(cè)量100 次，即每一個(gè)樣品會(huì)被測(cè)量2 000～3 000 次。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的小氣泡能輕易溶入大氣泡中，不會(huì)產(chǎn)生亂峰，并降低流速和減少試劑消耗，可以反應(yīng)完全，不用擔(dān)心擴(kuò)散和帶過(guò)，因此以上的泵管選擇為最佳。

2.1.2 基體效應(yīng)

樣品本身的顏色，一些物質(zhì)的熒光特性等造成測(cè)量不準(zhǔn)稱(chēng)之為基體效應(yīng)。將試驗(yàn)中的顯色劑溶液用去離子水代替，其他試劑及實(shí)驗(yàn)條件完全不變，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，如有響應(yīng)，則存在基體效應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，測(cè)定基線平穩(wěn)，說(shuō)明本方法無(wú)基體效應(yīng)。

2.1.3 鹽度干擾

由于海水中由于海水含有大量的Cl-、Na+等，對(duì)反應(yīng)有一定的影響，試驗(yàn)配制不同鹽度的1.00 mg /L 硅標(biāo)準(zhǔn)溶液，對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果表1 所示：結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，海水的鹽度不同，對(duì)于含有相同SiO32-濃度的樣品，測(cè)定結(jié)果差異較大，需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行校正。

表1 鹽分變化影響

2.2 方法的線性、最低檢出限

在上述已優(yōu)化好的測(cè)量條件下，設(shè)定檢測(cè)范圍內(nèi)0.00～2.40 mg/L進(jìn)行測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均為0.9999左右，能滿足檢測(cè)要求。SiO32-標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

圖2 SiO32-標(biāo)準(zhǔn)曲線

檢出限：用統(tǒng)計(jì)測(cè)量法對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定15次，得出方法檢出限0.050 mg/L。

2.3 精密度和準(zhǔn)確度

平行測(cè)定不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品 6 次，求得不同濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表 2。

表2 不同濃度標(biāo)液的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

從表2可以看出當(dāng)樣品濃度在 0.300～2.40 mg/L 時(shí)，測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均≤5.0%，《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》要求 RSD≤10%[5]。結(jié)果表明，該方法有較好的精密度，符合國(guó)標(biāo)的檢測(cè)要求。

2.4 實(shí)際海水樣品檢測(cè)結(jié)果及加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

表3 樣品分析結(jié)果

本文對(duì)舟山、三門(mén)和嘉興附近海域采集樣品，將水樣過(guò)濾后直接進(jìn)樣分析，平行測(cè)定 6 次，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，檢驗(yàn)方法的回收率。分析結(jié)果與方法的回收率見(jiàn)表3。

從表 3 可以看出，方法的 RSD 完全能滿足《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》的要求，RSD 分別為 0.060%～0.21%，加標(biāo)回收率為 84%～100%。

3 小結(jié)

本文討論了運(yùn)用AA3流動(dòng)注射分析儀測(cè)定海水中的活性硅酸鹽，選擇最佳優(yōu)化條件，建立最佳測(cè)定方法。標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.9999左右，水樣經(jīng)過(guò)濾無(wú)需處理，在濃度范圍內(nèi)直接檢測(cè)，得出結(jié)果。該方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)定速度快，每小時(shí)測(cè)定的樣品高達(dá)35個(gè)，具有快速、省時(shí)、方便、基體干擾小，精密度、準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于批量樣品的測(cè)定。