SKALAR連續流動分析儀測定水中揮發酚的分析研究

黎子穎

（廣州市番禺環境監測站，廣東 廣州 511400）

酚是水體中的重要污染物，會影響水生生物的正常生長，使水產品發臭，水中酚質量濃度超過0.3 mg·L-1時，可引起魚類的回避。酚類屬高毒物質，人體攝入一定量時，可出現急性中毒癥狀；長期飲用被酚污染的水，可引起頭昏、出疹、瘙癢、貧血及各種神經系統癥狀[1]。根據酚類能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發酚和不揮發酚。揮發酚是指沸點在230℃以下的酚類，通常屬一元酚，主要來自煉油、冶金、煤氣、合成氨、木材防腐和化工等廢水[2]。作為地表水和飲用水常規監測項目，目前測定水中揮發酚中，大部分采用國標方法《水質 揮發酚的測定4-氨基安替比林分光光度法》（HJ 503—2009），但在做大批量樣品時操作步驟繁瑣，耗時長，使用的有機試劑容易對分析人員健康造成一定的影響[3]。對比手工方法，采用連續流動分析能實現樣品的注射、蒸餾、顯色、比色的連續進行，實現了監測自動化[4]。同時所使用的試劑用量少，減少試劑的消耗和廢液的產生，具有分析速度快、操作簡單、準確度和精密度高等優點[5]。

本文實驗基于SKALAR連續流動分析儀對水中揮發酚進行測定，對該方法校準曲線、檢出限、精密度、實際樣品加標進行了分析研究，同時探討了在操作SKALAR連續流動分析儀時如何開關機、保持良好實驗環境以及正確配制試劑等注意事項，為相關分析人員在測定水中揮發酚采用連續流動分析方法時提供一定的借鑒。

1 實驗部分

1.1 測定原理

試樣被注射進入連續流動的載液流，與磷酸混合后在線蒸餾分離。被蒸餾出來的酚類化合物，于pH =10.0±0.2介質中，在鐵氰化鉀存在條件下，與4-氨基安替比林反應生成橙紅色的安替比林染料，在505 nm波長處測定吸光度（峰高）[6]。在一定范圍內，吸光度值與試樣中揮發酚的質量濃度成正比，通過與校準系列比較進行定量，計算樣品質量濃度。

1.2 實驗試劑和材料

本試驗所用試劑除另有注明外，均為分析純或以上純度級別的化學試劑。標準溶液應溯源至有證標準物質。實驗用水為無酚水。

蒸餾試劑：1∶3磷酸，量取50 mL 85%磷酸（H3PO4）稀釋至200 mL，放冰箱可保存1周。

備用緩沖液：稱取1.56 g磷酸二氫鈉（NaH2PO4·2H2O）溶于100 mL水中，放冰箱可保存1個月。

緩沖溶液：稱取10 g磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）溶于200 mL水中，加入2 mL備用緩沖液，逐滴加入1 mol·L-1氫氧化鈉（NaOH），調節pH=10.0±0.2；加0.5 mL 十二烷基聚乙二醇醚溶液（Brij 35，C58H118O24），過濾，使用前檢查pH值，放冰箱可保存3天。

4-氨基安替比林溶液：稱取0.25 g 4-氨基安替比林（C11H13N3O）溶于200 mL水中，過濾，用棕色瓶裝，使用前配制。

鐵氰化鉀溶液：稱取0.5 g鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]溶于200 mL水中，過濾，用棕色瓶裝，使用前配制。

取樣器沖洗液：0.1%硫酸銅溶液，稱取2 g硫酸銅（CuSO4·5H2O）溶于2 000 mL水中，加入8 mL 1 mol·L-1磷酸（H3PO4）。

苯酚儲備液：ρ(C6H5OH)=1.00 mg·L-1，用0.1%硫酸銅溶液配制，有效期為1周。

氫氧化鈉溶液：ρ(NaOH)=100 g·L-1。

1.3 實驗儀器

SKALAR連續流動分析儀，包括自動進樣器、化學分析單元（由多通道蠕動泵、泵管、混合反應圈、蒸餾裝置、冷凝裝置等組成）、檢測單元（檢測池光程為50 mm）、連接器、數據處理單元；分析天平，精度為0.000 1 g；一般實驗室常用儀器和設備。

1.4 實驗操作流程及參數設置

按照儀器操作步驟連接好整個流路，開啟電源，依次打開氮氣、自動進樣器、反應器、加熱器、冷卻水、連接儀以及計算機。開機后，先用超純水代替試劑，檢查整個分析流路的密閉性及液體流動的順暢性。待基線穩定后（約30 min），準備好所需的試劑和材料，把分析樣品倒入干凈的樣品管中，放入樣品架。啟動蠕動泵，將試劑管放入相應的試劑中，在計算機上打開FlowAccess軟件，勾選峰形圖，觀察基線狀態，待基線平穩，加熱器升溫完成后編輯樣品表，開始測定樣品，觀察分析峰形圖。儀器參數設置見表1。

表1 儀器參數設置

2 結果分析與討論

2.1 線性關系驗證

取苯酚標準溶液（500 mg·L-1），用0.1%硫酸銅溶液稀釋成苯酚儲備液(1.0 mg·L-1)，分別吸取苯酚儲備液0、0.20、0.50、1.00、4.00、10.00、20.00 mL置于6個100 mL容量瓶中，用0.1%硫酸銅溶液定容至刻度線。搖勻后得到質量濃度分別為0、0.002、0.005、0.010、0.040、0.100、0.200 mg·L-1的酚標準溶液系列。取適量標準系列溶液，置于樣品杯中，由進樣器按程序依次取樣、測定。以測定信號值（峰高）為縱坐標，對應的質量濃度為橫坐標，繪制校準曲線。相關系數r可達到0.999 9以上，線性關系良好。得出的標準曲線方程如圖1所示。

圖1 標準曲線

2.2 檢出限驗證

方法檢出限指用特定分析方法在給定的置信度內可從樣品中定性檢出待測物質的最低濃度或最小量[7]。根據《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》（HJ168—2020）方法，重復測定7次空白試驗，按公式MDL=t(n-1,0.99)×S=3.143×S計算檢出限。t指當自由度為n-1，置信度為99%時的t分布值（單側），本試驗當n=7時t(n-1,0.99)= 3.143。同時計算7次平行測定的標準偏差S=0.000 16，得出此方法檢出限為0.000 5 mg·L-1，測試結果見表2。

表2 檢出限測定結果

2.3 精密度驗證

精密度是指在規定條件下，獨立測試結果的一致程度，一般用相對標準偏差表示[7]。本次驗證試驗采用低、中、高3個不同質量濃度的國家有證標準樣品，批號分別為200361、200358和200362，按全程序平行測定7次，計算平均值、相對偏差和相對標準偏差，測定結果見表3。

表3 精密度測定結果

從表3中可以看出，測定結果符合證書質量濃度結果范圍，相對偏差分別為0.3%、0.9%和2.0%，相對標準偏差分別為3.5%、2.9%和2.2%，精密度高。

2.4 實際樣品加標驗證

根據相關定義，加標回收率是指在被測物質的樣品基質中加入定量的標準物質，按樣品的處理步驟分析，得到的結果與理論值的比值，加標回收率通常體現方法準確度高低。本驗證試驗取2種質量濃度的實際樣品（地表水和工業廢水），分別于樣品的子樣中加入一定量的標準物質，按全程序平行測定6次。加標量分別為10μg·L-1和50μg·L-1（加標質量濃度為樣品質量濃度的0.5～3倍），將其結果扣除樣品的測定值，以計算回收率。同時計算平均值、標準偏差、相對標準偏差，測定結果見表4。從表4中可以看出，對2種不同質量濃度的實際樣品加標回收率范圍在92.2%～110%之間，加標回收率良好。

表4 加標回收測定結果

2.5 注意事項

本方法使用的試劑應嚴格按照要求進行配制，否則會直接影響揮發酚測定結果，4-氨基安替比林、鐵氰化鉀作為參與顯色反應的試劑應在使用當天配制；緩沖溶液保持弱堿性，pH值在10±0.2之間；所有試劑使用前超聲30 min，過濾，能使基線更加穩定。

在儀器使用過程中，如出現基線漂移或出現雜峰的情況，檢查儀器是否損壞、泵管是否漏氣，再進行分析。同時維持實驗室的良好環境，盡量在密閉狀態下保持相對穩定的恒溫恒濕環境下進行，保持溫度在20～25℃，濕度60%以下，能夠使基線狀態平穩，不容易出現基線上移或下移的現象。

開始分析樣品前，先泵超純水通過整個流路，觀察整個實驗模塊的管道是否通暢、氣泡大小及間隔是否均勻、各個管道接口是否完好。如出現不流暢的情況，逐段檢查管路是否堵塞、泵管是否老化，如果泵管老化進行更換。若出現氣泡不均勻，通過調節空氣拉環處的卡位使氣泡達到長度3 mm左右，如果管路接口處有漏水，則需要切下裂開的泵管，換上完好的泵管。

一般透明清澈、沒有懸浮物的樣品可以直接取樣進行檢測，遇到樣品渾濁度較高時，可用0.45μm的濾膜過濾后進行分析，如出現水中含有余氯等氧化劑，樣品滴于淀粉-碘化鉀試紙上，如出現藍色，加入過量的硫酸亞鐵去除。

3 結論

本次試驗采用SKALAR連續流動分析儀測定水中揮發酚，在檢測范圍內有很好的線性關系，相關系數能達到0.999 9以上，并且樣品平行性好，精密度高，相對標準偏差控制在3.5%以內。同時對實際水樣進行加標回收，加標回收率在92.2%～110%之間，符合水質檢測實驗室質量控制指標。

連續流動分析儀是一種代替手工方法的全自動操作儀器，比傳統的方法省時省力，減少人為誤差，減少對環境造成造成二次污染，檢測速度可達到每小時30個水樣，適合大批量樣品的分析，大大提高了檢測效率[8]。隨著對連續流動分析技術的不斷完善和升級，此項技術應用于測定揮發酚中將表現良好優勢。