连续流动分光光度法测定总氮的精密度偏性试验分析

蒲 喆

（陕西省水文水资源勘测中心,陕西 西安 710068）

总氮是水体中各种形态的有机和无机氮的总称,在自然环境中,地表水中的总氮含量是衡量水质情况的重要指标之一。它的测定有助于评估水体被污染和自净情况。地表水中氮、磷物质超标时,微生物大批量繁殖,浮游生物生长旺盛,呈现出富营养化状态。传统的检测方法是紫外分光光度法,该方法对实验器材以及样品空白要求非常高,检测结果偏高,分析数据的时间较长,受外界干预较大。为此,引入连续流动分析法到总氮的检测当中,实现了分析自动化检测,很大的提高了工作效率,减少了外界环境的干预[1]。本文采用空白试样、0.1C标准溶液（C为检测上限浓度）、0.9C、天然水样、加标水样、统一标样进行实验分析,从精密度、准确度、质控图等手段进行分析,以及从检验人员水平、实验室环境、仪器设备、药品质量等诸多方面进行评价,对该方法进行精密度偏性试验,为水环境监测、质量监督提供有力保障。

1 实验部分

1.1 仪器

连续流动分析仪SKALAR San++ SA5000。

1.2 方法依据

连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法（HJ 667-2013）。

1.3 检测原理

样品与反映试剂在蠕动泵的推动下进入化学反应模块,在密闭的管路中连续流动,水样被气泡按一定间隔规律地隔开,并按特定的顺序和药品反应后,进入流动比色池进行光度检测。

在碱性介质中,水样中的氮化合物在 107℃~110℃、紫外线照射下,被过硫酸盐氧化为硝酸盐后,经镉柱还原为亚硝酸盐。在酸性介质中,亚硝酸盐与磺胺进行重氮化反应然后与盐酸萘乙二胺偶联生成紫红色化合物,于波长 540 nm 处测量吸光度。

1.4 主要试剂

超纯水制备的一级纯水、过硫酸钾溶液（优级纯）、氢氧化钠、四硼酸钠、氯化铵（优级纯）、磷酸、磺胺、盐酸萘乙二胺、总氮标准溶液：500 mg/L。

1.5 操作部分

1.5.1 校准曲线的建立

用10 ml大肚吸管量取总氮标准溶液,按说明进行稀释,依据规范制备标准系列（总氮质量浓度分别为：0.00 mg/L、0.20 mg/L、1.00 mg/L、3.00mg/L、5.00 mg/L 10.0 mg/L）,使用连续流动分析仪分析,检测的校准曲线相关系数需≥0.995。每天分析一次校准曲线,测定结果与理论浓度值相对标准偏差应小于等于5%,否则从新建立校准曲线。

1.5.2 检测水样制备

按照《水质 总氮的测定 连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 667-2013）精密度偏性试验的相关要求选取空白试样、0.1C标准溶液（C为检测上限浓度）、0.9C、天然水样、加标水样、统一标样,以随机次序每天分析1批,每批平行双样测定,共测定10 批。

2 结果分析

2.1 标准曲线绘制

标准曲线：截距a=0.1241；斜率b=0.0207；相关系数r=0.9999 ；符合r=0.995的要求。

2.2 精密度分析

2.2.1 空白批内标准差及方法检测限分析

检测限是指给定的可靠程度内（一般为 95%）可以从样品中所检测出的最小浓度或最小含量,同时是方法和仪器灵敏度的重要指标。要求计算的检出限不大于标准方法规定检出限（标准方法总氮的检出限为 0.04 mg/ L） 。根据《水环境监测规范》（SL 219-2013）[2],方法检出限按如下公式计算：

式中：Swb为空白平行测定批内标准差；tf为显著水平为0.05（单侧）,自由度为f时的t值；f为批内自由度f=m（n-1）,m为批数,n为每批测定个数。

根据空白试验的测定结果,计算得出空白批内标准差Swb=0.0063,方法检出限MDL=0.03 mg/ L,本次测定结果符合质量控制要求。

2.2.2 批内批间变异及总标准差检验

精密度是表示测量的再现性,指使用的分析程序过程中,在受控条件下对分析测定均一样品重复测量,所得测定值的一致性程度。变异显著性检验（F检验）：当批间变异/批内变异＜F0.05时,无显著性差异（NS）；当 F0.05＜批间变异/批内变异＜F0.01时,显著性证据不足；当批间变异/批内变异＞F0.01时,有显著性差异。批内、批间变异显著性检验说明见表1。

表1 批内、批间变异显著性检验说明

本次测定试样进行变异显著性检验及总标准差检验,检验结果见表2。分析结果显示各试样结果无显著性差异,而总标准差均小于测得浓度的5%或检出限两者的最大值,表明试验精密度较高。

表2 批内批间变异、总标准差

2.3 准确度分析

准确度是反应方法系统误差和随机误差的综合指标。每天对加标水样进行分析,共测定10 批,测得平均加标回收率为104%,达到在92%~111%之间的要求。达到方法要求,说明该数据准确度较高。

2.4 质控控制图分析

质量控制图是控制误差的一种手段,主要目的是为了把分析当中的误差控制在一定的范围内,保证实验结果的真实性。本文通过每天对有证统一标样（8.90±0.62 mg/L）进行测定,同时对结果以质控图的形式进行绘制,见图1。由图可得,S：0.246；9.01 mg/L,X为中心限；为上辅助限；为上警告限；为上控制限。为下辅助限2S位下警告限为下控制限。由质量控制图可以得出,未出现连续七点落在中心线一侧,则表明所有测定值没有系统偏离,随机分布于中心线的两侧,100%位于控制限内,表明测定过程均处于受控状态。见图1。

图1 质量控制图

3 结论

精密度偏性试验是实验室质量控制的重要手段,适用于新仪器新方法的确认,以及新进人员上岗考核。精密度偏性实验能够准确的控制实验室分析过程中精密度与准确度。提高数据的真实性、可靠性。

本文对连续流动分析仪法水中总氮进行精密度偏性试验,结果表明,分析项目最低检出限低于标准方法检出限,空白实验分析达控制要求,0.1C标准溶液（C为检测上限浓度）、0.9C、天然水样、加标水样、统一标样,进行变异显著性检验,各试样结果无显著性差异,样品回收率达到方法要求的92%~111%之间,质量控制图表明所有测定值没有系统偏离,测定过程均处于受控状态,说明准确度和精密度符合要求,仪器环境运转正常,分析人员按照方法规定要求操作, 检测数据准确、可靠,符合《连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 667-2013）、《水环境监测规范》要求。