连续流动分析法测定淡水中亚硝酸盐、硝酸盐和氨氮实验研究

高 琰，叶林安，任 敏，张玉顺，金余娣，鲁 水

(国家海洋局宁波海洋环境监测中心站，浙江 宁波 315040)

1 引言

一定浓度的营养盐可以促进生物生长，有利于生态环境的平衡。但是近年来生活污水、工业废水排放等原因导致水体中的营养盐浓度过高，引起水体富营养化，对生态系统平衡造成损伤，对环境造成极大的损害。因此营养盐是水质监测中非常重要的一环，准确测定淡水中亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮的含量可以有效评价水质的污染程度。目前测定淡水中亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮的方法有很多，其中测定亚硝酸盐氮的分析方法有高效液相色谱法[1，2]、紫外可见分光光度法[3]、

离子选择电极法[4]，测定亚硝酸盐和硝酸盐的有流动注射法[5，6]，而作为传统手工方法的分光光度法，在多个环节，具有容易沾污，不确定性较大，试剂毒性大易对分析者造成伤害等缺点，随着现如今样品数量的增加，手工法已满足不了准确测定大批量样品的需求[7]。

连续流动注射分析法自提出以来经过多年的发展，已经越来越成熟，有越来越多的学者使用该方法[8～13]。相比于传统手工的分光光度法，连续流动分析法的自动化程度高，分析速度快，样品分析的准确度和效率更高，该法实现了实验室检测的自动化，减少了人为操作带来的实验误差和环境污染，极大地提高了工作效率[14]。可以有效用于测定地表水、地下水、生活污水和工业废水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮的含量。

2 材料与方法

2.1 实验仪器

采用QUAATRO型连续流动分析仪(德国SEAL公司生产)，该仪器包含自动进样器、化学反应模块(蠕动泵、泵管、混合反应圈、加热器等)与数据分析模块。

2.2 连续流动分析仪的工作原理

将固定比例的试样与试剂在蠕动泵的作用下以相同的时间间隔在密闭的化学反应模块中按特定的顺序混合、反应后，以峰高为响应值，在对应的检测器中进行吸光度的测定。

2.3 化学反应原理

(1)亚硝酸盐反应原理。亚硝酸盐与磺胺发生重氮化反应，再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐形成紫红色化合物，在540 nm波长处测定吸光度。

(2)硝酸盐反应原理。 将样品通过镉-铜还原柱，在咪唑缓冲溶液中将样品中含有的硝酸盐全部还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐与磺胺发生重氮化反应，再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐形成紫红色化合物，在540 nm波长处测定吸光度。需要注意的是该方法测定的是硝酸盐与亚硝酸盐浓度之和，硝酸盐浓度需要减去亚硝酸盐浓度，该亚硝酸盐浓度由不通过镉圈的程序测定。

(3) 氨盐反应原理。 在碱性条件下，样品中含有的氨盐与二氯异氰尿酸钠释放出的游离氯离子反应，生成的氯胺在存在亚硝基铁氰化钠的情况下，与水杨酸钠反应生成蓝绿色化合物，在660 nm波长处测定吸光度。

2.4 实验试剂

亚硝酸盐，硝酸盐，氨盐标准物质(国家海洋环境监测中心生产)，无氨水，分析所需试剂按照仪器方法配置。

3 实验结果讨论

3.1 方法线性

按照前文所述实验条件，使用无氨水对混合标准溶液进行定容。拟合后的标准曲线见图1。

图1 亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮的校准曲线

从图1中可以看出，采用连续流动分析法进行亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮三项营养盐线性拟合后的工作曲线测定的结果，相关系数都达到0.9999及以上，在给定的浓度范围内具有良好的线性关系，符合在质控要求中4～6个点时，校准曲线线性大于0.99的要求，可以用于分析测定。

3.2 方法检出限

方法检出限是指采用某一特定分析方法在适当的置信水平内，能够从样品中检测出被测组分的最小浓度。根据HJ 168-2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》[15]规定的标准，按照仪器方法配置试剂，重复n(n≥7)次空白试验，将测定结果换算为样品的浓度或含量，计算n次空白平行测定的标准偏差，在置信水平为99%时按公式(1)计算方法检出限。

MDL=t(n-1，0.99)×SD

(1)

式(1)中：MDL为方法检出限；n为样品的平行测定次数；t为自由度为n-1、置信度为99%时的t分布(单侧)；S为n次平行测定的标准偏差。

根据测定结果与计算公式可以得出亚硝酸盐的方法检出限为1.2 μg/L；硝酸盐的方法检出限为1.4 μg/L；铵盐的方法检出限为1.7 μg/L。连续流动分析法的方法检出限相较于国家海洋监测规范标准方法[16]的方法检出限更低，对于低浓度样品的检测更为准确(表1)。

表1 方法检出限的测定

3.3 精密度

精密度是指在同一条件下多次重复分析同一均匀样品所测定值的一致程度。精密度由随机误差决定，通常用标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)等指标来表示。平行测定3种不同浓度的样品6次，计算标准偏差和相对标准偏差，结果见表2。

表2 不同样品的标准偏差和相对标准偏差(n=6)

由表2可得，测定的亚硝酸盐、硝酸盐和铵盐的相对标准偏差均小于10%，精密度符合相关质量控制的要求[17]，氨氮在较低浓度范围时可能因为空气中氨浓度过高等原因引起沾污，相对标准偏差较高。由测定结果表明该方法可以获得较高的精密度。

3.4 准确度实验

准确度表示分析结果与真值的接近程度，反映分析方法和分析测量系统存在的系统误差和随机误差的大小即测量结果的可靠性。准确度常用绝对误差、相对误差(RE)和加标回收率表示。平行测定3种不同浓度的样品6次，计算平均相对误差，结果见表3。

加标回收实验是指将一定量已知浓度的标准物质加入待测样品中，测定加入前后样品的浓度，用加标回收率表示，可以以此评价分析方法的准确度。实验对3种不同浓度的样品进行分析测试，平行测定6次，同时对样品进行加标测试，检验方法回收率。

表3 本方法的平均相对误差(n=6)

由表4分析测定结果可知，该方法硝酸盐的加标回收率在98.5%～101%之间，亚硝酸盐在95.0%～100%之间，铵盐的加标回收率在95.0%～102.5%之间，均符合实验室质量控制的要求[17]，满足分析准确度的要求。

表4 本方法的加标回收率(n=6)

4 结论与讨论

本实验研究建立了连续流动分析法测定地表水、地下水、生活污水和工业废水等淡水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮3项营养盐，采用连续流动分析法的工作曲线相关系数达到0.9999以上，符合检测分析的相关要求；亚硝酸盐的方法检出限为1.2 μg/L，硝酸盐的方法检出限为1.4 μg/L；铵盐的方法检出限为1.7 μg/L；亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮的相对标准偏差分别在0.00%～6.44%；平均相对误差在0.800%～10.0%；加标回收率在95%～102.5%，实验研究结果均满足实验室质控标准，能够用于三项营养盐的痕量分析检测。具有分析成本低、自动化程度高、不易受分析人员水平影响、检测速度快、不确定因素影响少等优点，在未来将有更广阔的发展前景。