王穎臻，葛丹丹，張 毅，楊艷華

(昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)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(jī)結(jié)合磷(如磷脂等)，它們存在于各種水體、腐殖質(zhì)粒子或水生生物中[1]。水體中適量的磷元素可促進(jìn)水生物生長(zhǎng)和發(fā)育，磷含量過(guò)高可導(dǎo)致相關(guān)植物非正常生長(zhǎng)，水體富營(yíng)養(yǎng)化，打亂水體平衡。水體中磷含量如超過(guò) 0.2 mg/L，會(huì)導(dǎo)致藻類過(guò)度繁殖，直至富營(yíng)養(yǎng)化，造成水體透明度降低，水質(zhì)惡化[2]。因此，地表水中總磷含量是水質(zhì)評(píng)價(jià)中重要指標(biāo)之一，目前我國(guó)測(cè)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(zhǔn)確、穩(wěn)定，成本較低，但二者都需要采用高壓鍋對(duì)樣品進(jìn)行消解，存在耗時(shí)長(zhǎng)、用樣量大、操作過(guò)程較繁瑣等問(wèn)題[3]，不適合大批量樣品分析。

20世紀(jì)70年代由丹麥學(xué)者Ruzicka及Hansen提出的流動(dòng)注射分析技術(shù)(Flow Injection Analysis，F(xiàn)IA)具有設(shè)備簡(jiǎn)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(diǎn)[4]，尤其在大批量樣品的連續(xù)、自動(dòng)化分析方面更顯現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。朱靜平等應(yīng)用流動(dòng)注射法同時(shí)測(cè)定海水中氨氮和磷酸鹽的含量[5]。流動(dòng)注射分析法也可廣泛應(yīng)用于地表水中的總磷含量測(cè)定，具有儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)便、分析速度快、試劑試樣用量少、精度高等特點(diǎn)[6]。該方法采用過(guò)硫酸鉀在線紫外消解不同形態(tài)的磷，使其轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬酸銨和酒石酸銻鉀反應(yīng)，生成磷鉬化合物，該化合物被抗壞血酸還原，形成藍(lán)色化合物，在 880 nm 處有特征吸收[7]。本文采用流動(dòng)注射分析法方法測(cè)定了昆明學(xué)院洋浦校園部分區(qū)域地表水中的總磷含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

SKALAR SAN ++ 連續(xù)流動(dòng)分析儀，包括雙針取樣器、蠕動(dòng)泵、空氣閥、化學(xué)分析模塊、廢液接收池以及高性能數(shù)位分光光度計(jì)檢測(cè)器，軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；普力菲爾DZG-303A超純水儀；超聲波儀。

1.2 試劑與標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)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(guò)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(chǔ)備液：準(zhǔn)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(chǔ)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?jī)?chǔ)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(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：50 mg/L(以P計(jì))

準(zhǔn)確稱量 0.2197 g 經(jīng) 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(gè)月。

1.3 方法原理

水樣中的各形態(tài)磷經(jīng)在線紫外-過(guò)硫酸鹽消解轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬(Ⅵ)和銻(Ⅲ)在酸性介質(zhì)中反應(yīng)生成銻-磷鉬酸鹽化合物，該化合物與抗壞血酸反應(yīng)生成藍(lán)色絡(luò)合物，在 880 nm 處進(jìn)行檢測(cè)。

自動(dòng)進(jìn)樣器→蠕動(dòng)泵→在線紫外消解→總磷分析模塊→檢測(cè)器→數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)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(yù)處理

水樣中不含懸浮物，低色度的清潔地表水可直接測(cè)定；對(duì)混濁、色度較深的水樣，用 0.45 μm 濾膜過(guò)濾。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)系列

分別移取總磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(zhì)量濃度分別為 0.00 、0.050、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/L。

1.4.4 測(cè)定

連接模塊通道，啟動(dòng)連續(xù)流動(dòng)注射分析儀，打開(kāi)工作軟件，設(shè)定分析參數(shù)，進(jìn)樣時(shí)間 60 s，清洗時(shí)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(jìn)試劑，運(yùn)行至基線平穩(wěn)后，啟動(dòng)工作程序進(jìn)行樣品分析。

2 結(jié)果討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以標(biāo)準(zhǔn)溶液系列質(zhì)量濃度對(duì)信號(hào)響應(yīng)值峰高做一元線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程：y= 0.0448x+0.8156，r=0.9993，圖1可見(jiàn)總磷質(zhì)量濃度在0.00～1.60 mg/L 范圍內(nèi)具有良好線性關(guān)系。

圖1 總磷分析標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.2 方法檢出限

美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局對(duì)檢出限的描述為：能夠被檢出并在被分析物濃度大于零時(shí)能以99%置信度報(bào)告的最低濃度[2]。方法檢出限(method detection limit，MDL)的計(jì)算如下：

MDL=t×s

其中t是具有測(cè)定值的99%置信度以及采用n-1自由度評(píng)估得到標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值(7次測(cè)定t= 3.143，查t分布表得到)；s是7次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

本次測(cè)定配制低質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.05000 mg/L，平行測(cè)定7次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1，根據(jù)上述公式計(jì)算，得出MDL為 0.007 mg/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(Relative Standard Deviation，RSD)為4.61%。

表1 檢出限測(cè)定結(jié)果(n=7)

2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

分別配制0.1000、1.0000 mg/L 的總磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行測(cè)定7次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差(Standard Deviation，SD)和RSD，結(jié)果見(jiàn)表2。表明方法精密度較好。

表2 精密度測(cè)定結(jié)果

2.4 樣品測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定樣品為昆明學(xué)院洋浦校園部分區(qū)域地表水，分別是：①學(xué)校澆花用水、②博識(shí)樓(荷花池)、③惟實(shí)樓(魚(yú)塘)、④聽(tīng)心湖、⑤博雅湖水樣。水樣以脫脂棉3次過(guò)濾后測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 水樣中總磷含量測(cè)定結(jié)果 mg/L

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

測(cè)定樣品的時(shí)，在同一樣品中加入一定量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算加標(biāo)回收率，是實(shí)驗(yàn)室常用確定準(zhǔn)確度的方法。相同條件下采集5個(gè)水樣中進(jìn)行加標(biāo)回收分析,表4結(jié)果可見(jiàn)加標(biāo)回收率在97%～117%之間，此實(shí)驗(yàn)條件下所測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

表4 水樣加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果

2.6 比對(duì)實(shí)驗(yàn)

以相同條件采集的2個(gè)水樣，分別用流動(dòng)注射分析法和國(guó)標(biāo)法(GB11893-89鉬酸銨分光光度法)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。兩種方法比對(duì)測(cè)定相對(duì)偏差均小于10%，在允許范圍[8]。

表5 水樣比對(duì)分析結(jié)果

3 結(jié)論

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳統(tǒng)方法測(cè)定總磷耗時(shí)較長(zhǎng)且對(duì)操作過(guò)程有較高要求，不適合大批量的樣品測(cè)定；流動(dòng)注射分析法測(cè)定地表水中的總磷，線性關(guān)系、精密度較好，靈敏度、準(zhǔn)確度較高；分析速度塊，分析步驟簡(jiǎn)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(yōu)勢(shì)。