邻菲啰啉分光光度法测定养殖水中铁含量条件探讨

许岩，王璐，陈颖，马琳，尚宏鑫，张赛赛，孙阳

（大连市水产技术推广总站，辽宁 大连 116023）

随着经济的发展，人类对重金属资源的需求不断扩大，但在重金属被利用过程中，其可能会进入海洋，从而引起海洋水质的污染。一方面，过量重金属进入海洋，会在海洋生物体内聚集[1]，对其繁殖、生长等产生危害，甚至引起中毒和死亡。如过量的铁可在鱼鳃上沉积成一层棕色薄膜，刺激鱼分泌黏液，妨碍鱼的呼吸，甚至引起窒息死亡。即使稍高浓度的铁也会明显影响鱼的正常生长[2]，从而影响海洋产业发展。目前，各地多种海洋生物体中均检测到不同程度的重金属类污染物[3-5]。另一方面，过量的重金属随着食物链进入人体，危害人类健康。尤其是对海洋生物体摄入量较高的沿海居民受影响较大[6-7]，人体免疫机能受损，一些非特异性疾病加重[8]，严重时可出现癌症、畸形，甚至基因突变。要降低重金属的这些危害，首先需要准确测定其含量。目前，针对水质中铁含量检测的分析方法主要有：邻菲罗啉分光光度法、铁氰化钾分光光度法、原子吸收分光光度法[9-10]、石墨炉原子吸收分光光度法、ICP以及ICP-MS等。各方法在各自的适用范围和优势方面均有所不同，其中分光光度法操作简单、准确度高、重现性好。现对邻菲啰啉分光光度法测定海水养殖区养殖水中铁含量的分析条件进行探讨。

邻菲啰啉紫外分光光度法主要是将样品中的高价铁经盐酸溶液和盐酸羟胺还原成亚铁，在适宜的pH值条件下，与邻菲啰啉显色剂发生反应，生成稳定的橙红色络合物，利用分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，进而测定铁元素含量。

1 研究方法

1.1 仪器与试剂

（1）仪器。紫外可见分光光度计（T6新世纪）。

（2）试剂。盐酸、硫酸、盐酸羟胺、乙酸、乙酸铵、邻菲啰啉和过硫酸钾，均购自天津市科密欧化学试剂有限公司。铁、铜、铅、镉、锌和镍单元素标准溶液均来自中国计量科学研究院。水质铁标准样品来自原环境保护部标准样品研究院。

1.2 最适条件选择

（1）波长。样品ρ（铁）：0.5和3.0 mg/L；取样体积：2.5 mL；调节pH缓冲液加入量：4 mL；显色剂用量：6 mg；显色时间：10 min；比色皿：1 cm。阴性对照不含铁离子标准溶液。在460~560 nm波长范围内测吸光度值，选择最适波长。

（2）pH值。样品ρ（铁）：3.0 mg/L；取样体积：2.5 mL；波长：510 nm；显色剂用量：6 mg；显色时间：10 min；比色皿：1 cm；利用缓冲液加入量调解pH值，选择最适pH值。

（3）显色剂。样品ρ（铁）：3.0 mg/L；取样体积：2.5 mL；波长：510 nm；调节pH缓冲液加入量：4 mL；显色时间：10 min；比色皿：1 cm；选择最适显色剂用量。

（4）显色时间。样品ρ（铁）：3.0 mg/L；取样体积：2.5 mL；波长：510 nm；调节pH缓冲液加入量：4 mL；显色剂用量：6 mg；比色皿：1 cm；选择最适显色时间。

（5）稳定性。将1.2（1）中样品在最适波长下连续放置2 h，每15 min记录吸光度值，观察其波动情况，判断稳定性情况。

1.3 铁含量测定

（1）标准曲线。分别准确移取0.25，0.50，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和3.5 mL已稀释10倍的铁单元素标准溶液和0.5 mL硫酸溶液（1+3），置于8个100 mL锥形瓶中，制备一系列浓度的含铁标准溶液。向每个锥形瓶中加入40 g/L过硫酸钾溶液5 mL和25 mL水，微沸约40 min，剩余体积不低于20 mL，冷却后分别转移至50 mL比色管中。分别加入10 g/L盐酸羟胺溶液1.0 mL，并充分混匀；分别加入加4.0 g/L乙酸-乙酸铵缓冲溶液（40 g乙酸铵和50 mL冰乙酸溶解于水中并稀释至100 mL）调节pH值；分别加入邻菲啰啉6 mg并放在暗处10 min，用1 cm比色皿于波长510 nm处，参比中未添加铁标准溶液，其余操作同前。

（2）样品测试及加标回收实验。对铁标准样品和养殖水样品在最适条件下测定，并在实际样品中加标，加标量为0.5，2.0和4.0 mg/L，重复试验6次，计算加标回收率。

（3）准确度、精密度和定量限。根据1.3（2）中得到的样品测试值，与标准值比较，并计算相对标准偏差（RSD）。连续测定试剂空白10次，依据测量值标准差的3倍与标准曲线斜率比值所对应的浓度确定定量限。

1.4 干扰因素

在样品中分别加入一定量的铜离子、铅离子、镉离子、锌离子和镍离子，依据结果判断是否干扰铁离子测定。

2 结果与讨论

2.1 最适条件

波长和吸光度（Abs）关系见表1。由表1可见，不同ρ（铁）的样品在510 nm处有最大吸收，而阴性对照在510 nm处没有吸收，所以确定510 nm为最适波长。

表1 波长和吸光度关系

各pH值下的吸光度见表2。表2可见，加入4 mL缓冲液时，pH值最适宜实验。各显色剂用量下的吸光度见表3。由表3可见，最适显色剂用量为6 mg。

表2 各pH值下的吸光度

表3 各显色剂用量下的吸光度

各显色时间下的吸光度见表4。由表4可见，最适显色时间为10 min。各放置时间下的吸光度见表5。由表5可见，样品吸光度值在2 h内波动不大，稳定性良好。

表4 各显色时间下的吸光度

表5 各放置时间下的吸光度

2.2 铁含量测定

（1）线性关系。各ρ（铁）的吸光度见表6。由表6可见，线性方程为y=0.206 8+0.010 7，r=0.999 4。ρ（铁）为0~5 mg/L时与吸光度呈良好线性关系。

表6 各ρ（铁）的吸光度

（2）准确度、精密度和定量限。按试验方法测定了样品，所得准确度、精密度和定量限结果参见表7、8。

表7 准确度和精密度试验结果

由表8可见，测定结果均处于标准值的范围内，并且元素测定的相对标准偏差（RSD）均不超过5%。方法定量限为0.1 mg/L。

表8 定量限试验结果

（3）回收率。回收率试验结果见表9。由表9可见，在样品中加入低、中、高浓度的标准试剂，其回收率均>90%。

表9 回收率试验结果

2.3 干扰因素

干扰因素试验结果见表10。由表10可见，通过对检测结果进行分析，发现在测定ρ（铁）过程中会受到其他离子的干扰，这些干扰因素将会造成铁离子测定数据不准确。

表10 干扰因素试验结果①

3 结论

试验表明，在波长510 nm、pH缓冲液4 mL、显色剂用量6 mg和显色时间10 min条件下，邻菲啰啉分光光度法可较为稳定地测定铁含量。该方法检测成本低，操作简单，准确度高，重现性好，适用于养殖水中铁元素的测定，具有广泛的使用价值。