水质总磷测定中水样的贮存方法及稳定性研究

韩惠芳， 吴学贵， 王一晨， 温巧艳， 王玉， 林发媚， 黄肖凤

（海南威尔检测技术有限公司， 海南 澄迈 571924）

磷是生物生长所必需的元素之一， 但水体中磷质量浓度过高（如超过0.2 mg／L）， 可造成藻类过度繁殖， 使水体富营养化， 造成湖泊、 河流透明度降低， 水质变坏［1］。 因此， 磷是评价水质的重要指标之一［2］， 准确测定水体中的总磷含量非常重要。

在《水和废水监测分析方法》［3］（第4 版）有关总磷的测定中规定： 样品采集后酸化至pH ≤2， 可保存不超过24 h； 《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》［4］中规定水样采集后加硫酸酸化至pH ≤1或不加任何试剂于冷处保存， 但没有给出具体的保存时间。 由于在实际工作中， 水样很难做到采集后立刻测定， 因此对不能及时测定的样品必须进行科学有效地保存， 以保证检测结果的准确性。 本研究根据实际工作情况， 探讨了一套简单有效的总磷水样的保存方式及其保存时长， 供分析工作者参考。

1 试验部分

1.1 主要仪器及试剂

UV－2550 型紫外可见分光光度计， YXQ－LS－50SII 型立式压力蒸汽灭菌器， mol 20A 型纯水器。

过硫酸钾， 优级纯； 抗坏血酸、 硫酸（密度为1.84 g／mL）、 四水合钼酸铵、 酒石酸锑钾均为分析纯； 三级水。 过硫酸钾溶液（50 g／L）、 抗坏血酸溶液（100 g／L）、 硫酸溶液（体积比为1 ∶1）、 钼酸盐溶液均依照《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》［4］规定的要求进行配制及保存。

标准品： 磷酸二氢钾（99.50%）。

天然水质： 采自南渡江水样， 含少量磷。

1.2 标准溶液配制

磷标准储备溶液（50.0 mg／L）： 称取已事先于110 ℃干燥2 h 并在干燥器中放冷的磷酸二氢钾21.98 ～22.17 mg， 用水溶解后转移至100 mL 容量瓶中， 加约80 mL 水和0.5 mL 硫酸溶液， 用水稀释至标线并混匀。

磷标准使用溶液（5.0 mg／L）： 准确移取2.0 mL的磷标准储备液至20 mL 容量瓶中， 用水稀释至标线并混匀。 分别吸取磷标准使用溶液（5.0 mg／L）0、 0.2、 1.0、 2.0、 6.0、 10.0 mL 于6 支50 mL 比色管中， 用三级水稀释至50 mL 刻度线， 混匀， 再加入1 mL 抗坏血酸溶液（100 g／L）， 混匀， 30 s 后加2 mL 钼酸盐溶液， 混匀。 室温下放置15 min后， 在700 nm 波长下， 使用30 mm 比色皿， 以水做参比测定吸光度， 扣除零管的吸光度后， 与对应的磷含量绘制标准曲线。

1.3 含磷水样制备

取4 个500 mL 容量瓶， 向其中2 个容量瓶中各加入5.0 mL 磷标准储备液（50.0 mg／L）， 用采集的南渡江水定容至刻度线， 混匀， 配制成总磷质量浓度大于0.5 mg／L 的水样； 向另2 个容量瓶中各加入10.0 mL 磷标准储备液（50.0 mg／L）， 同样用南渡江水定容至刻度线， 混匀， 配制成总磷浓度大于1.0 mg／L 的水样。 样品编号及保存方式见表1。

1.4 样品测试

取适量上述4 个样品调节至中性后各取25.0 mL 于50 mL 比色管中， 加4.0 mL 过硫酸钾溶液（50 g／L）， 混匀， 塞紧盖子， 用烧瓶封口膜和橡皮筋将盖子扎紧， 放在大烧杯中置于立式压力蒸汽灭菌器中加热， 待压力达到0.22 MPa、 温度为120 ℃时保持60 min 后停止加热， 待压力表读数降至零后取出放冷， 加水至标线； 同时用25 mL 三级水代替试样作空白试验； 向消解后的比色管中加入1 mL 抗坏血酸溶液（100 g／L）， 混匀， 30 s 后加2 mL钼酸盐溶液， 混匀。 室温下放置15 min 后， 在与标准系列相同的条件下测定吸光度， 扣除空白试验的吸光度后， 从标准曲线上查得总磷含量。

2 结果与讨论

按照表1 中的方式分别保存样品， 用同一方法对4 个样品在同样的分析条件下同时进行测定， 连续检测至少1 个月（共检测6 次）， 检测结果见表2。 4 个样品浓度的算数平均值、 标准差、 变异系数、 统计量Gn及其所对应的临界值见表3。

2.1 离群值判定

从表2 可以看出， 同一样品不同时期测定的总磷含量不完全一样， 这些数据是否为同一总体， 需要对其进行检验判定后再行处理。 本研究采用格拉布斯（Grubbs）检验法［5］进行判定， 经检验， 4 个样品的检测数据均未检出离群值， 因此保留6 次测定的全部检测数据。 从表2 还可以看出， 同一样品的总磷含量时高时低， 并不是随着时间的推移而呈直线下降或上升的趋势； 不同样品在同一时段的变化趋势基本相同， 由此可知， 是检测过程中的系统误差造成了同一样品总磷含量时高时低的现象。

表1 总磷样品不同保存方式Tab. 1 Total phosphorus-containing water samples under different preservation modes

表2 不同保存条件下样品总磷浓度的变化趋势Tab. 2 Changes of total phosphorus concentration in samples under different preservation conditions mg·L-1

表3 4 个样品浓度的算数平均值、 标准差、 变异系数、 统计量Gn 及其所对应的临界值Tab. 3 Arithmetic mean values, standard deviation, coefficients of variation, statistic Gn and the corresponding critical values of the four samples′ concentrations

2.2 两种保存方式的精密度检验

一个结论是否可靠， 往往需要精密度和准确度作为支撑。 这里先采用F 检验法［6-8］确定2 种保存方式之间的精密度有无差异后， 再用t 检验法［6-8］检验2 种保存方式是否存在系统误差。

《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》［4］对于总磷的保存提供2 种方式： 一是加酸， 二是不加酸、 直接冷藏。 加酸样品的保存效果普遍稍好于不加酸的， 因此属于单边F 检验问题。 经F 检验法［6-8］检验， 2 种浓度 的总磷样品F 值 分别为1.01和1.12（自由度均为5）， 均小于其对应的临界F 值（F0.05，5，5＝5.05）［6-8］。 因此酸化冷藏与不酸化冷藏这2 种保存方式下的水样总磷含量的精密度之间无显著性差异（置信度为95%）。

2.3 两种保存方式的准确度检验

样品1＃和3＃的总体方差分别与2＃ 和4＃ 的总体方差相等， 而且试验样本均为小样本（n1＝n2＝n3＝n4＝6）， 故采用两尾t 检验法［7］检验2 种保存方式是否存在系统误差。 经检验可知， 2 种浓度的t 值分别为0.697 和1.396（自由度均为10）， 均小于其对应的临界t 值（t0.05（10）＝2.228）［6-8］， 表明2 种保存方式下水样总磷含量差异不显著， 测量结果中的系统误差和随机误差也都很小， 因此可以认为未酸化水样与酸化水样在冷藏条件下对总磷的保存具有同等效果。

2.4 稳定性比较

变异系数是样本标准差与样本平均数的比值，以百分数形式表示； 可用以比较2 个或多个资料变异程度的大小［7］。 变异系数越大， 表明数据越离散， 反之越聚集。 由表3 可知， 低浓度总磷水样的变异系数普遍大于高浓度总磷水样， 说明低浓度总磷水样的稳定性不如高浓度总磷水样。 因此， 虽然总磷水样可稳定保存一个月， 但在不知总磷含量的情况下仍需尽快测定。

3 结论

总磷测定水样中， 酸化的水样与不酸化的水样在冷藏冰箱中均能稳定保存一个月， 两者之间无显著性差异， 且总磷浓度越高的水样， 其稳定性越好。 另外， 根据监测经验， 澄清的天然水样一般含磷量较低， 对于这类样品应及时测定， 避免其测定结果不准确。