盧高超，王小娟，安鐵鵬，馬 艷，王 琴

2(1 陜西西咸新區(qū)水務(wù)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 712000；2 陜西科儀陽光檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，陜西 西安 712000；3 渭南市檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，陜西 渭南 714000)

流動(dòng)注射分析(Flow Injection Analysis，簡(jiǎn)稱FIA)技術(shù)，是一種溶液自動(dòng)在線處理及測(cè)定的現(xiàn)代分析方法，1975年由丹麥分析化學(xué)家Ruzicka J和Hansen E H提出并命名[1]。FIA方法是一種在物理不平衡以及化學(xué)不平衡條件下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析測(cè)量的微分析技術(shù)，它利用非空氣間隔斷流體系，向在細(xì)管內(nèi)連續(xù)流動(dòng)的液流中注射一定何種的液體試樣，被測(cè)組分經(jīng)化學(xué)反應(yīng)(或不經(jīng)過化學(xué)反應(yīng))后，導(dǎo)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)、定量。該方法還可以將分析化學(xué)中復(fù)雜的單元操作如分離(沉淀、萃取、離子交換、蒸餾)、稀釋、加熱、冷卻等技術(shù)組合到流路體系中在線完成，從而將原來化學(xué)分析中間歇的手工操作自動(dòng)化，并且可將間歇操作中無法或者難于利用的化學(xué)反應(yīng)利用起來，在平衡或非平衡狀態(tài)下用各種測(cè)量手段高效率地完成試樣的在線處理與定量測(cè)定，使一些反應(yīng)過程復(fù)雜、條件要求苛刻及操作繁的分析方法變得簡(jiǎn)單易行，形成獨(dú)特的測(cè)定方法[2]。

因此，F(xiàn)IA方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、節(jié)省試劑和試樣、精度高、分析速度較快、適用范圍廣、易實(shí)現(xiàn)在線化的特點(diǎn)[3-5]。該方法是實(shí)現(xiàn)溶液的自動(dòng)化分析的有效手段，可以極大地簡(jiǎn)化傳統(tǒng)手工分析操作，減少有毒有害試劑的使用，提高分析速度。FIA方法作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法應(yīng)用越來越廣泛。

1 FIA技術(shù)的原理

FIA技術(shù)是基于把一定體積的試樣注射到一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的、無空氣間隔的、由適當(dāng)液體組成的連續(xù)載流中，被注入的試樣形成一個(gè)帶，然后被載帶到一個(gè)檢測(cè)器中連續(xù)地記錄其吸光度、電極電位或其他物理參數(shù)，根據(jù)產(chǎn)生的信號(hào)計(jì)算被測(cè)試液的濃度。FIA儀器主要包含進(jìn)樣系統(tǒng)、定量系統(tǒng)(前處理系統(tǒng))、顯色系統(tǒng)(化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng))和檢測(cè)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法相比，具有精度高、污染小、的速度快特點(diǎn)，因此在環(huán)境和水文監(jiān)測(cè)、疾控、食藥監(jiān)、海洋監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用[6-9]。

2 FIA技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

2.1 傳統(tǒng)手工檢測(cè)分析方法的弊端

以水質(zhì)中揮發(fā)酚和氰化物檢測(cè)為例，傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法測(cè)定主要包括收樣品蒸餾、調(diào)節(jié)pH、加顯色劑等步驟，樣品前處理過程繁瑣，標(biāo)準(zhǔn)系列處理工作量大，樣品檢測(cè)消耗時(shí)間較長(zhǎng)。再以陰離子合成洗滌劑檢測(cè)為例，處理中多次用到分液漏斗萃取和分層轉(zhuǎn)移操作，手工操作步驟復(fù)雜，受人為操作影響大，結(jié)果重現(xiàn)性相對(duì)較差，樣品量大時(shí)檢測(cè)效率低。

此外，實(shí)驗(yàn)中用到有毒有害試劑，申購(gòu)、使用、管理均有特殊要求，對(duì)人員、環(huán)境安全存在隱患。例如，納氏試劑分光光度法檢測(cè)水質(zhì)中氨氮，所的納氏試劑含劇毒的碘化汞，氰化物和揮發(fā)酚的檢測(cè)中標(biāo)準(zhǔn)樣處理環(huán)節(jié)人員難免接觸有毒有害試劑，揮發(fā)酚和陰離子合成洗滌劑檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中還用到有毒的三氯甲烷進(jìn)行萃取，這些條件與綠色化學(xué)的要求背道而馳，對(duì)安全處和環(huán)保均存在不利條件。

2.2 FIA方法在水質(zhì)檢測(cè)上的優(yōu)勢(shì)

基于FIA方法本身的特性，采用FIA方法在水質(zhì)檢測(cè)中揮發(fā)酚、氰化物、氨氮、陰離子合成洗滌劑等參數(shù)中具有顯著優(yōu)勢(shì)(見表1)。

表1 FIA方法與傳統(tǒng)手工方法比較

FIA方法所需試樣量少、分析速度快。FIA所需試樣、試劑的用量，每次僅需數(shù)十微升至數(shù)百微升，由于反應(yīng)不需要達(dá)到平衡后才測(cè)定，因而分析頻率很高，一般為60～120個(gè)樣品/h。測(cè)定廢水中硫化物時(shí)，分析頻率高達(dá)720個(gè)樣品/h。由于所需試劑量小，自動(dòng)化分析有效釋放了分析人員的投入，極大地提高了分析的效率，也能有效降低了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本。

FIA分析操作簡(jiǎn)便、精密度高。由于自動(dòng)化分析替代了原來分析中大量而繁瑣的手工操作，各種條件可以得到較嚴(yán)格的控制，避免了在操作中人為的差錯(cuò)，因此提高了分析的精密度。一般地，流動(dòng)注射法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差一般可達(dá)1%以內(nèi)。

FIA方法自動(dòng)化程度高、安全性好。FIA分析技術(shù)通過在線蒸餾、在線消解、在線萃取等樣品自動(dòng)處理技術(shù)，除去了傳統(tǒng)分析方法前處理過程中大量而繁瑣的手工操作，減少了人為操作帶來的誤差。極大地減少了有毒有害試劑的用量，有效避免了人和有毒試劑的長(zhǎng)期接觸，最大程度的保證了人員和環(huán)境安全性[9-10]。

3 FIA技術(shù)在生活飲用水檢測(cè)中的應(yīng)用

目前，它已逐步取代傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法，在揮發(fā)酚、氰化物、陰離子合成洗滌劑、氨氮、鉻、硫化物、耗氧量、尿素等指標(biāo)上的應(yīng)用日趨成熟，并且越來越多地成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法[17]。早在2013年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部就陸續(xù)發(fā)布了氨氮、總磷、總氮、揮發(fā)酚、氰化物、陰離子合成洗滌劑、硫化物等指標(biāo)的FIA方法。2018年國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《CJ/T 141-2018城鎮(zhèn)供水水質(zhì)檢驗(yàn)方法》中也包含了氰化物、硫化物、揮發(fā)酚、陰離子合成洗滌劑的FIA方法。據(jù)悉，基于方法靈敏度不足和自動(dòng)化不足等諸多問題，目前由國(guó)標(biāo)委牽頭新修訂的《GB/T 5750生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》中也將納入FIA方法。

隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，F(xiàn)IA方法的不斷完善和成熟，其他實(shí)驗(yàn)裝置和儀器與FIA 儀器聯(lián)用技術(shù)將相繼問世，F(xiàn)IA方法不但可以測(cè)定水樣中金屬離子、非金屬離子，還可以測(cè)定一些放射性元素及有機(jī)物等[18-19]。

4 FIA技術(shù)在生活飲用水檢測(cè)中應(yīng)用展望

4.1 傳統(tǒng)檢測(cè)方法的替代

水質(zhì)硫化物、氰化物、氨氮、揮發(fā)酚、陰離子合成洗滌劑檢測(cè)的傳統(tǒng)國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法操作步驟繁瑣、分析時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)果受人為操作影響較大，而且實(shí)驗(yàn)中所用有毒試劑、強(qiáng)酸強(qiáng)堿量較大、不僅廢液處理負(fù)荷大、對(duì)環(huán)境不友好，還嚴(yán)重威脅操作人員身體健康。FIA方法由于其所需試樣量小、分析速度快、結(jié)果精度高，自動(dòng)化操作將極大解放人員的配置，因此將以顯著優(yōu)勢(shì)替代傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法。

4.2 FIA方法的延伸

基于流動(dòng)注射分析法準(zhǔn)確、高效、便捷、安全的特性，它不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析、提高分析結(jié)果準(zhǔn)確性，也可以極大的釋放出實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)人員投入，減少有毒有害試劑的使用，有效降低實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本。與其他大型精密分析儀器相比，它還具有較好的性價(jià)比，實(shí)用價(jià)值更高。可以預(yù)期，隨著精密制造業(yè)和儀器科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，未來FIA技術(shù)也可與其他大型儀器連用，向精細(xì)化和個(gè)性化發(fā)展、儀器集成度更高，檢測(cè)更高效，使用更廣泛。

4.3 FIA方法的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)中，F(xiàn)IA方法在數(shù)據(jù)可靠性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、操作便捷性等方面體現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，隨著分析方法不斷完善更新，F(xiàn)IA法不僅能廣泛地應(yīng)用于生活飲用水中，也將更多地應(yīng)用于環(huán)境分析、食品分析、藥物化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、臨床化學(xué)和冶金分析等水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域中[20-22]。