2種海水中活性磷酸鹽檢測方法比對研究

摘要：以海水中活性磷酸鹽的檢測方法為研究對象，著重對磷鉬藍分光光度法和流動注射法進行對比研究。結果表明，在方法檢出限、精密度、準確度、回收率等方面作比較，2種方法沒有明顯差異，均能滿足海水中活性磷酸鹽的日常分析需求，但流動注射法分析速度較快，檢測效率較高，更適用于大批次量海水樣品的檢測。

關鍵詞：磷鉬藍分光光度法；流動注射法；活性磷酸鹽；方法比對

引言

海水中的活性磷酸鹽是海洋浮游植物生長所必需的重要營養成分，是海洋環境質量監測中非常重要的指標之一，其濃度和分布關乎著海洋中浮游生物的分布、數量及海域的起始生產力[1][2]。伴隨著沿海經濟的高速發展和我國大規模城鎮化的推進進程，沿海城市在發展過程中所排放的工業廢水和生活污水中攜帶的污染物也相應增加，大量的氮、磷等污染物質通過排廢管路進入近岸海域，給海洋生態環境帶來了巨大壓力[3]。在例行的海洋生態環境監測過程中，監測點位數量多，樣品量大，包括活性磷酸鹽因子在內的海洋環境營養鹽監測工作日趨繁重，尋找一種適用于大批量樣品測定的分析方法勢在必行。

目前，針對海水中活性磷酸鹽的檢測，標準分析方法主要是磷鉬藍分光光度法[4]和流動注射測定法[5]，2種方法的原理均是在酸性介質中，活性磷酸鹽與鉬酸銨-酒石酸銻鉀混合溶液反應生成磷鉬酸銻鹽（磷鉬黃），磷鉬黃被抗壞血酸溶液還原為磷鉬藍，再依據朗伯比爾定律測定含量。本研究選取含有不同濃度活性磷酸鹽的海水實際樣品，分別采用磷鉬藍分光光度法和流動注射測定法進行本底濃度分析，以及高、中、低3個濃度的加標回收率測定，分析結果按照《環境監測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168-2020）中的相關要求來進行方法的比對研究[6]，主要比對2種分析方法的檢出限、測定結果的正確度等相關因素，尋找適宜的分析方法，提升海洋生態環境監測能力，應對日益增強的監測要求。

1實驗準備

1.1主要儀器與設備

研究采用的實驗儀器和設備主要有可見分光光度計（北京普析）；iFIA7型全自動流動注射分析儀（吉天儀器）包括自動進樣系統、樣品自動化處理控制系統、自適應光學檢測器和數據處理工作站；數控超聲波清洗器（上海安譜）；一般實驗室其它常用儀器與設備。

1.2 主要試劑與材料

研究選取的2種方法實驗用水均為去離子水或等效純水，所用試劑均為分析純。

1.2.1分光光度法

將45mL鉬酸銨溶液在攪拌下加到200mL體積比為1：2的硫酸溶液中，然后再加入5mL酒石酸銻鉀溶液。其中，鉬酸銨溶液是溶解28g鉬酸銨于200mL水中，酒石酸銻鉀溶液是溶解6g酒石酸梯鉀于200mL水中，所有溶液變混濁時需重新配置。抗壞血酸溶液是溶解20g抗壞血酸于200mL水中。

1.2.2流動注射法

制備鉬酸銨顯色劑，將35mL濃硫酸稀釋至500mL去離子水中，混合均勻并冷卻后，加入213mL鉬酸銨儲備液和72mL酒石酸銻鉀儲備液，用去離子水稀釋至1L，顛倒混合。其中，鉬酸銨儲備液配置是稱取40g四水鉬酸銨[（NH4）6Mo7O24·4H2O]，用去離子水稀釋定容至1L； 酒石酸銻鉀儲備液配置是稱取3g酒石酸銻鉀[C4H4O6K（ SbO ）·1/2H2O]，用去離子水稀釋定容到1L；抗壞血酸還原液是臨用現配，稱取60g抗壞血酸，用去離子水稀釋定容至1L，顛倒混合；載流是鹽度為30.5‰的氯化鈉溶液。配置好的試劑需使用超聲波清洗器脫氣或真空脫氣30min。

2試驗方法

海水樣品經 0.45μm 濾膜過濾后貯存于聚乙烯瓶中。分析工作需在 3h 以內完成，否則應冷凍至-20℃保存。分析前，樣品應在室溫下解凍完全，并充分搖勻。

2.1分光光度法分析步驟

量取50mL水樣至50mL具塞比色管中，各加1mL混合溶液，1mL抗壞血酸溶液，混勻；顯色5min后，注入5cm測定池中，以蒸餾水作參比，于882nm波長處測定其吸光值；同時，量取50mL水按相同步驟測定分析空白吸光值。

2.2流動注射法分析步驟

使用iFIA7型全自動流動注射分析儀，按要求將相應的管路加入對應的溶液中，如圖1所示。啟動儀器，分析系統預熱完畢后隨即進行化學流路的清洗，所有試劑充滿管路后啟動運行程序，檢查儀器的氣密性及管路的流暢性，待基線基本穩定之后，進行標準系列及樣品的測定。主要參數為檢測波長660nm、加熱溫度37℃、蠕動泵泵速35r/min、進樣時間50s、清洗時間30s、出峰時間40s、峰寬85s、樣品周期100s。

3實驗結果

3.1 校準曲線

海水中活性磷酸鹽含量一般較低，校準曲線濃度范圍應設置為0～0.200 mg/L。將磷酸鹽標準溶液（GSB102820）用水稀釋至濃度為10 mg/L的活性磷酸鹽使用液，移取適量該使用液于水中，分別配制成磷酸鹽濃度（以P計）為 0.025mg/L、0.050mg/L、0.100mg/L、0.150mg/L、0.200 mg/L的標準曲線系列溶液，使用上述2種分析方法，按照樣品的分析步驟進行活性磷酸鹽校準曲線的測定，結果顯示活性磷酸鹽的曲線均呈現良好的線性，其相關系數 r均達到 0.9995以上，詳見表1。

3.2 檢出限

根據HJ 168-2020對方法檢出限的規定，取７個空白加標濃度為0.004 mg/L的標準溶液，分別按照2種方法的分析步驟進行7次平行測定，計算 7 次測定結果的標準偏差S，詳見表2。由測定結果計算得出，分光光度法檢出限為0.0008mg/L，流動注射法檢出限為0.0009mg/L，均滿足《海水水質標準》（GB 3097-1997）[7]中一類海水0.015mg/L的檢測需求。

3.3 精密度和準確度

選取同一海域的海水進行一定濃度的加標，分別按照2種方法測定其加標回收率，每個樣品重復測定6次，測定結果如表3所示。分光光度法測定活性磷酸鹽加標樣品的回收率為90.4%～99.2%；流動注射法測定活性磷酸鹽加標樣品的回收率為92.0%～102%。2種方法的加標回收率均滿足《近岸海域環境監測技術規范》（HJ 442.3-2020）[8]中“活性磷酸鹽分析結果所在數量級為0.1mg/L時，加標回收率在80%～110%范圍內”的要求。

加入不同體積的活性磷酸鹽標準溶液，得到最終濃度分別為 0.025mg/L、0.100mg/L、0.200mg/L的空白加標樣品，分別使用2種方法進行測定，每個樣品重復測定6次，測定結果如表4所示。根據測定結果計算樣品的相對標準偏差RSD（%）和相對誤差RE（%），詳見表4。分光光度法法測定活性磷酸鹽高、中、低3個濃度空白加標樣品的RE分別為-1%、-1%、-4%，RSD分別為1.6%、0.8%、4.2%；流動注射法測定活性磷酸鹽高、中、低3個濃度空白加標樣品的RE分別為0%、-2%、-8%，RSD分別為1%、1.4%、3.5%。 高、中、低3種不同濃度的空白加標樣品分別使用2種方法的測定結果，均符合HJ 442.3-2020中的質控要求，RE＜±10%，RSD＜10%。結果表明，2種分析方法測定海水中活性磷酸鹽含量的準確度和精確度均良好。

4實驗分析

從實驗分析的大趨勢來看，實驗分析正在從手工化、有人化向自動化、無人化逐步轉型，目前各類型的自動分析儀器均已投入日常分析工作中。在未來，實驗分析儀器應該由目前的自動化、無人化向著數字化、智能化、集成化、環保化的方向前進。實驗分析遠程操控與監控、各分析模塊的集成、各分析要素同時測定及同時分析、試驗結果的大數據分析、實驗廢棄物零排放等均是未來儀器設備的發展方向。

經典的分光光度法雖然操作簡單，對儀器要求較低，但速度慢，效率不高。本研究經過試驗證明，儀器化、自動化流動注射法分析速度快、檢測效率高，與手工法在靈敏度、精密度和準確度方面沒有明顯差異，完全可以滿足海水中活性磷酸鹽測定的要求，同時自動化的流動注射法使用試劑量小，產生廢液較少，更加環保且更適用于大批次量海水樣品的檢測，也更符合未來試驗分析儀器設備的發展趨勢。

結語

綜上所述，研究將磷鉬藍分光光度法與全自動流動注射法進行了多方面對比，結果顯示2種方法的校準曲線在0～0.200mg/L的濃度范圍內均呈現良好的線性關系（r≥0.9995）。在方法靈敏度方面，磷鉬藍分光光度法的方法檢出限為0.0008mg/L，流動注射法的方法檢出限為0.0009mg/L。在精密度和準確度方面，磷鉬藍分光光度法的相對標準偏差和空白加標回收率分別為0.8%～4.2%和90.4%～99.2%；流動注射法的相對標準偏差和空白加標回收率分別為1.0%～3.5%和92.0%～102%。實驗結果表明，2種檢測方法無明顯差異，均具有較好的靈敏度、精密度和準確度，可用于海水中活性磷酸鹽的測定。

參考文獻

[1] 張際標，張鵬，戴培東，等.海南島近岸海域溶解無機磷時空分布及富營養化[J].中國環境科學，2019，39（06）：2541-2548.

[2]孫嘉琪，陳鼎豪.廣東近岸海域活性磷酸鹽時空變化特征及富營養化程度研究[J].環境科學與管理，2022，47（08）：43-48.

[3]王友華，秦華偉，王秋蓮，等.2006～2020年渤海灣水質變化趨勢分析和富營養化狀況評價[J].海洋環境科學，2023，42（05）：693-703.

[4] GB 17378.4-2007，海洋監測規范[S].

[5] HY/T 147.1-2007，海洋監測技術規程[S].

[6] HJ 168-2020，環境監測分析方法標準制訂技術導則[S].

[7] GB 3097-1997，海水水質標準[S].

[8] HJ 442.3-2020，近岸海域環境監測技術規范[S].

作者簡介

張倩（1985—），女，漢族，山東淄博人，高級工程師，碩士，主要從事環境監測工作。

通信作者

張吉喆（1983—），男，漢族，遼寧本溪人，高級工程師，學士，主要從事環境監測工作。