流動注射分析法測定昆明學院院洋浦校區地表水中總磷含量*

王穎臻，葛丹丹，張 毅，楊艷華

(昆明學院 化學化工學院，云南 昆明 650214)

天然水中所含磷大部分以各種磷酸鹽形式存在，分為正磷酸鹽、縮合磷酸鹽(焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多磷酸鹽)和有機結合磷(如磷脂等)，它們存在于各種水體、腐殖質粒子或水生生物中[1]。水體中適量的磷元素可促進水生物生長和發育，磷含量過高可導致相關植物非正常生長，水體富營養化，打亂水體平衡。水體中磷含量如超過 0.2 mg/L，會導致藻類過度繁殖，直至富營養化，造成水體透明度降低，水質惡化[2]。因此，地表水中總磷含量是水質評價中重要指標之一，目前我國測定水中總磷的方法常用的有鉬酸銨分光光度法和孔雀綠磷鉬雜多酸分光光度法，方法準確、穩定，成本較低，但二者都需要采用高壓鍋對樣品進行消解，存在耗時長、用樣量大、操作過程較繁瑣等問題[3]，不適合大批量樣品分析。

20世紀70年代由丹麥學者Ruzicka及Hansen提出的流動注射分析技術(Flow Injection Analysis，FIA)具有設備簡單、分析速度快、精密度高、樣品及試劑消耗量少和適用性廣等特點[4]，尤其在大批量樣品的連續、自動化分析方面更顯現其優勢。朱靜平等應用流動注射法同時測定海水中氨氮和磷酸鹽的含量[5]。流動注射分析法也可廣泛應用于地表水中的總磷含量測定，具有儀器設備結構簡潔、操作簡便、分析速度快、試劑試樣用量少、精度高等特點[6]。該方法采用過硫酸鉀在線紫外消解不同形態的磷，使其轉化為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬酸銨和酒石酸銻鉀反應，生成磷鉬化合物，該化合物被抗壞血酸還原，形成藍色化合物，在 880 nm 處有特征吸收[7]。本文采用流動注射分析法方法測定了昆明學院洋浦校園部分區域地表水中的總磷含量。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

SKALAR SAN ++ 連續流動分析儀，包括雙針取樣器、蠕動泵、空氣閥、化學分析模塊、廢液接收池以及高性能數位分光光度計檢測器，軟件數據處理系統；普力菲爾DZG-303A超純水儀；超聲波儀。

1.2 試劑與標準

實際配制均采用超聲波除氣后的去離子水。

1)消化試劑：量取 42.50 mL 97%的H2SO4溶于 400 mL 去離子水，加入 4.9500 g 過硫酸鉀，溶解并冷卻至室溫，去離子水定容至 500 mL 搖勻；

2)鉬酸銨溶液(不能與金屬接觸)：量取 20.00 mL 97%的H2SO4小心加入 400 mL 去離子水中稀釋，加入 2.4000 g 鉬酸銨溶解，定容至 500 mL 搖勻；

3)酒石酸銻鉀氧儲備液：準確稱取 0.3000 g 酒石酸銻鉀溶于 200 mL 去離子水中；

4)抗壞血酸溶液：稱取 9.0000 g 抗壞血酸溶于 400 mL 去離子水中，然后加入 10.0 mL 酒石酸銻鉀氧儲備液，去離子水定容至 500 mL 搖勻；

5)硫酸溶液：量取 80 mL 97%的H2SO4于 400 mL 去離子水中稀釋，冷卻，加入 1.00 mL FFD6，定容至 500 mL 搖勻，充分混合；

6)氫氧化鈉溶液：稱量 115.0000 g 氫氧化鈉固體，溶于 400 mL 去離子水中，待溶液冷卻后定容至 500 mL 混勻，聚乙烯瓶儲存；

7)去離子水+FFD6：量取 1.00 mL FFD6溶液，500 mL 去離子水充分混合；

8)總磷標準儲備液：50 mg/L(以P計)

準確稱量 0.2197 g 經 110 ℃ 烘干 2 h 在干燥器中放冷的磷酸二氫鉀，溶解定容至 1000 mL 去離子水中，放入冰箱保存，有效期為2個月。

1.3 方法原理

水樣中的各形態磷經在線紫外-過硫酸鹽消解轉化為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬(Ⅵ)和銻(Ⅲ)在酸性介質中反應生成銻-磷鉬酸鹽化合物，該化合物與抗壞血酸反應生成藍色絡合物，在 880 nm 處進行檢測。

自動進樣器→蠕動泵→在線紫外消解→總磷分析模塊→檢測器→數據處理系統。

1.4 實驗步驟

1.4.1 水樣采集與保存

使用帶聚四氟乙烯(PTFE)襯蓋的深色玻璃樣品瓶采集水樣，水樣采集后，加硫酸酸化至pH≤2保存。

1.4.2 樣品預處理

水樣中不含懸浮物，低色度的清潔地表水可直接測定；對混濁、色度較深的水樣，用 0.45 μm 濾膜過濾。

1.4.3 標準系列

分別移取總磷標準儲備液(50 mg/L)：0.00、0.10、0.40、0.80、1.60、3.20 mL 于 100 mL 容量瓶中，去離子水定容，磷質量濃度分別為 0.00 、0.050、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/L。

1.4.4 測定

連接模塊通道，啟動連續流動注射分析儀，打開工作軟件，設定分析參數，進樣時間 60 s，清洗時間 120 s，消解溫度 107 ℃，比色溫度 40 ℃，編輯樣品序列表，排列樣品。高純水清洗管路 20 min 后進試劑，運行至基線平穩后，啟動工作程序進行樣品分析。

2 結果討論

2.1 標準曲線

以標準溶液系列質量濃度對信號響應值峰高做一元線性回歸，繪制標準曲線，回歸方程：y= 0.0448x+0.8156，r=0.9993，圖1可見總磷質量濃度在0.00～1.60 mg/L 范圍內具有良好線性關系。

圖1 總磷分析標準曲線圖

2.2 方法檢出限

美國國家環境保護局對檢出限的描述為：能夠被檢出并在被分析物濃度大于零時能以99%置信度報告的最低濃度[2]。方法檢出限(method detection limit，MDL)的計算如下：

MDL=t×s

其中t是具有測定值的99%置信度以及采用n-1自由度評估得到標準偏差的數值(7次測定t= 3.143，查t分布表得到)；s是7次平行測定的標準偏差。

本次測定配制低質量濃度的標準溶液 0.05000 mg/L，平行測定7次，測定結果見表1，根據上述公式計算，得出MDL為 0.007 mg/L；相對標準偏差(Relative Standard Deviation，RSD)為4.61%。

表1 檢出限測定結果(n=7)

2.3 精密度實驗

分別配制0.1000、1.0000 mg/L 的總磷標準溶液，平行測定7次，計算標準偏差(Standard Deviation，SD)和RSD，結果見表2。表明方法精密度較好。

表2 精密度測定結果

2.4 樣品測定

本實驗測定樣品為昆明學院洋浦校園部分區域地表水，分別是：①學校澆花用水、②博識樓(荷花池)、③惟實樓(魚塘)、④聽心湖、⑤博雅湖水樣。水樣以脫脂棉3次過濾后測定，結果見表3。

表3 水樣中總磷含量測定結果 mg/L

2.5 加標回收實驗

測定樣品的時，在同一樣品中加入一定量標準物質進行測定，計算加標回收率，是實驗室常用確定準確度的方法。相同條件下采集5個水樣中進行加標回收分析,表4結果可見加標回收率在97%～117%之間，此實驗條件下所測結果準確。

表4 水樣加標回收測定結果

2.6 比對實驗

以相同條件采集的2個水樣，分別用流動注射分析法和國標法(GB11893-89鉬酸銨分光光度法)進行測定，結果見表5。兩種方法比對測定相對偏差均小于10%，在允許范圍[8]。

表5 水樣比對分析結果

3 結論

上述實驗結果表明，傳統方法測定總磷耗時較長且對操作過程有較高要求，不適合大批量的樣品測定；流動注射分析法測定地表水中的總磷，線性關系、精密度較好，靈敏度、準確度較高；分析速度塊，分析步驟簡便，干擾因素少，試劑和樣品的消耗小，在批量樣品分析中具有顯著優勢。