流動注射分析在水環境重金屬檢測中的應用研究

賀 麗

（吉林工業職業技術學院，吉林 吉林 132013）

流動注射分析是近幾年提出的一個全新的概念，是指在熱力學非平衡的條件下，能夠在流動性的液體當中處理式樣或對試劑區帶的一種定量流動分析技術。這種分析技術與其它傳統的分析技術相結合，推動了自動化分析的發展，也因此成為了一門全新的微量、高速、自動化的分析技術。流動注射分析技術的主要優點有：所需的儀器設備等結構更加簡單、緊湊。尤其是在集成或微管道系統的出現，使得流動柱注射技術邁進了微型領域[1]。本文通過對流動注射分析技術的研究，通過該技術與其它分析方法相結合的應用進行研究總結。

1 流動注射分析技術與原子吸收法相結合的應用

對于流動注射分析技術與原子吸收法相結合的應用已經有了很長的歷史。通過加設少量的設備就能能夠獲得顯著的分析成效，同時還可以保證原子吸收法原本的分析精度。通過兩者的結合，在進行監測時的靈密度和準確性都有所提高，也因此成為了近年來應用研究較多的方法，并且由于抗干擾能力強，因此在監測前對試樣的處理可以更加簡化，與傳統的分析方法相比，實際的消耗量要明顯減少，通過與在線濃縮結合后，還可以用于測定超痕量金屬元素[3]。利用流動注射分析技術與氫化物的原子吸收法，對鉍（Ⅱ）和鉍（Ⅲ）進行測定，檢測后發現鉍（Ⅱ）的檢出限可達6pg/L。

圖1 兩種方法檢測水環境中銅離子的用時

目前最常見的應用是將流動注射分析技術與火焰原子吸收法相結合，用于檢測痕量金屬元素，該方法能夠有效的提高富集倍數以及檢出限，并且提高了分析的效率。通過將流動注射分析技術與原子吸收法結合，同時運用萃取技術，能夠測定出水環境中的銅離子。當預濃集的時間到達3min時，其檢出限為0.8，相對的標準偏差為0.7%，分析頻率為21樣/h，當預濃集的時間到達5min時，其檢出限為0.89，相對的標準偏差為6.4%，分析頻率為12樣/h。

通過對其應用進行研究，從圖1能夠看出，加入流動注射分析后的方法所用時間更短、分析速度更快，同時實際用量少，夠減輕在傳統操作當中由于人為失誤導致的誤差，提高了儀器的靈敏度[2]。

2 流動注射分析技術與原子發射光譜法相結合的應用

原子發射光譜法是傳統的用于檢測重金屬的方法，這種方法具有蒸發、原子化和激發能力強、分析精確度高、線性范圍較廣、干擾效應少等優勢。將這種方法與流動注射分析相結合，能夠實現更加復雜的分離富集的操作，并且減少試劑的用量，在水環境重金屬監測方面具有重要的地位。

圖2 兩張方法檢測精度對比圖

圖2為兩種方法對合成海水、海水以及廢水中銻的檢測準確度對比圖，從圖中能夠看出，與傳統的測定方法相比，將流動注射分析技術與原子發射光譜法相結合的方法準確率更高、操作更簡單，同時檢測到的線性范圍在4～100，相對標準偏差為1.2%，檢出限達到了1.2，腹肌時間為50s時的分析頻率為50樣/h，分析速度可以達到50樣/h。

3 流動注射分析技術與色譜法相結合的應用

色譜法中的離子色譜是通過將低交換容量離子交換劑當作固定相，將含有適當的淋洗離子的電解質溶液作為流動相，將無機離子進行分離，并通過電導檢測器對連續的電導變化進行測定。目前色譜固定相及其相關的檢測技術的發展十分迅速，非離子交換劑固定相以及非電導監測系統已經被廣泛應用于離子性物質的分離分析中。將該項技術與具有分析速度快速、設備及操作簡單、適應性更廣的流動注射分析技術相結合，能夠實現對水環境中銻、鉛、鎘等金屬元素的檢測。將萃取的樹脂作為微型分離柱，將進樣時間設定為50s，將洗脫時間設定為40s。運用該技術在線分離檢測時間為4min，其檢出限為0.35，其線性范圍在20～500。

圖3 兩種方法的加標回收率

圖3為兩種方法的加標回收率對比，將流動注射分析技術與色譜法相結合后，加標的回收率在95.4%～99.5%，相對標準差在5%以內，因此該方法能夠用于在礦物管理樣中的重金屬元素鉛檢測。

4 流動注射分析技術與分光光度法相結合的應用

在分光光度法中，分光光度檢測器具有結構簡單、價格低廉等優點，因此成為了目前與流動注射分析技術聯用最為普遍的檢測器之一。流動注射分析技術作為半自動化的溶液處理技術，當與分光光度分析相結合時，必須選取具備流入口以及流出口的流通式比色池來代替傳統的比色池，同時要求要有足夠強的光源，將大部分的手動操作替換為自動化操作分析。該方法能夠有效的提高檢測的精準度、精密度，以及自動化程度。在對水環境下的重金屬進行檢測的過程當中，選擇對金屬銅元素的濃度進行檢測，其檢測結果與石墨爐原子的吸收分光光度法的檢測結果完全一致。

將流動注射分析技術與紫外可見光度法相結合還能夠用于檢測重金屬元素鋯的等級，雖然這種方法已經取得了很多的發展空間，但對于該方面的研究仍然需要加強，讓其能夠成為更加綠色的分析技術，并提升其靈敏度、降低成本，同時對于在應用過程中導致的二次污染問題也要增加其重視程度。

5 流動注射分析技術與發光法相結合的應用

圖4 兩種方法的檢測精準度

發光法是利用分子發光的強度與被檢測的物體間的含量之間的關系建立的，通常情況下，分子發光可以劃分為熒光、磷光以及化學發光三種。發光法是通過光子計量的方法直接進行分析，因此該方法的靈敏度和選擇性都要與上文提到的吸光光度發更高，但由于發光的物質的發光壽命普遍較短，并且隨著時間的變化會產生較大的差異，因此運用間歇式的手動操作很難滿足檢測的目的，而流動注射分析技術的分析速度很快，因此更適合對于此類反應的檢測，通過兩者的結合能夠有效的提高檢測的靈敏度、線性范圍更廣、重現性更高。

圖4為兩種方法的檢測精準度對比，發光法對水環境中重金屬進行監測時主要的問題在于選擇性不夠，因此需要將其與分離法相結合，在檢測前現將其它會產生干擾的離子進行處理才能進行下一步的檢測，但加入流動注射分析技術后，能夠有效的提供更高效率的在線分離手段，并且可以避免由于周圍環境因素對發光分析法造成的影響，減小檢測的誤差。

6 流動注射分析技術與電化學分析法相結合的應用

電化學分析法是通過物質在水環境中的電化學性質以及其相應的變化，從而確定水環境中重金屬的組成和分析的方法。該方法在通常情況下不需要對信號進行轉換，直接進行分析和記錄，因此該方法的儀器設備也相對較小，且具有自動化和連續性的分析功能在電化學分析法中，用于對水環境中的重金屬的檢測方法包括極普法、伏安法等。其中最常使用的是伏安法，將電解沉積與電解溶出相結合的電化學分析法，再根據溶出時的電位掃描的方向又可以分為兩種：第一種是在電解富集時，將工作電極作為陽極，在溶出時向陰極方向進行掃描，稱為陰極溶出伏安法，該方法常被用于對水環境中金屬離子的檢測；第二種方法稱為陽極溶出伏安法，與第一種方法相反。

電化學分析法與其它方法不同的是，該方法是非選擇性的，且其靈敏度在本文出現的幾種方法中是最低的，在進行分析時會產生大量的噪聲，影響工作環境，同時受溫度等外界因素的干擾極易產生誤差，但將其與流動注射分析技術相結合后，由于載流會對電極的表面產生不斷的沖擊，并且檢測的樣品與電極的表面接觸的時間短，因此電極的壽命以及穩定性得到了很大的提高，但出現的問題在于，電極變得極易受到污染，因此也限制了流動注射分析技術在該方法中的應用。

7 結語

通過上述流動注射分析技術與其它方法相結合后，將其應用到水環境中的重金屬檢測中的研究發現，流動注射分析的檢測方法正在不斷的改進和發展，將檢測的選擇性和靈敏度不斷地提升。同時流動注射分析技術正逐漸的向著微型化、集成化的方向不斷發展，微全分析系統將逐漸成為分析類儀器的重要發展方向。若能夠將相關的技術與微全分析系統進行結合，從而形成真正意義上的“微泵”、“微閥”等實現水環境中重金屬檢測的自動微分析系統，使其能夠更好的適應于針對現場的檢測模式中。