流动注射分析法测定昆明学院院洋浦校区地表水中总磷含量*

王颖臻，葛丹丹，张 毅，杨艳华

(昆明学院 化学化工学院，云南 昆明 650214)

天然水中所含磷大部分以各种磷酸盐形式存在，分为正磷酸盐、缩合磷酸盐(焦磷酸盐、偏磷酸盐、多磷酸盐)和有机结合磷(如磷脂等)，它们存在于各种水体、腐殖质粒子或水生生物中[1]。水体中适量的磷元素可促进水生物生长和发育，磷含量过高可导致相关植物非正常生长，水体富营养化，打乱水体平衡。水体中磷含量如超过 0.2 mg/L，会导致藻类过度繁殖，直至富营养化，造成水体透明度降低，水质恶化[2]。因此，地表水中总磷含量是水质评价中重要指标之一，目前我国测定水中总磷的方法常用的有钼酸铵分光光度法和孔雀绿磷钼杂多酸分光光度法，方法准确、稳定，成本较低，但二者都需要采用高压锅对样品进行消解，存在耗时长、用样量大、操作过程较繁琐等问题[3]，不适合大批量样品分析。

20世纪70年代由丹麦学者Ruzicka及Hansen提出的流动注射分析技术(Flow Injection Analysis，FIA)具有设备简单、分析速度快、精密度高、样品及试剂消耗量少和适用性广等特点[4]，尤其在大批量样品的连续、自动化分析方面更显现其优势。朱静平等应用流动注射法同时测定海水中氨氮和磷酸盐的含量[5]。流动注射分析法也可广泛应用于地表水中的总磷含量测定，具有仪器设备结构简洁、操作简便、分析速度快、试剂试样用量少、精度高等特点[6]。该方法采用过硫酸钾在线紫外消解不同形态的磷，使其转化为正磷酸盐，正磷酸盐与钼酸铵和酒石酸锑钾反应，生成磷钼化合物，该化合物被抗坏血酸还原，形成蓝色化合物，在 880 nm 处有特征吸收[7]。本文采用流动注射分析法方法测定了昆明学院洋浦校园部分区域地表水中的总磷含量。

1 实验部分

1.1 实验仪器

SKALAR SAN ++ 连续流动分析仪，包括双针取样器、蠕动泵、空气阀、化学分析模块、废液接收池以及高性能数位分光光度计检测器，软件数据处理系统；普力菲尔DZG-303A超纯水仪；超声波仪。

1.2 试剂与标准

实际配制均采用超声波除气后的去离子水。

1)消化试剂：量取 42.50 mL 97%的H2SO4溶于 400 mL 去离子水，加入 4.9500 g 过硫酸钾，溶解并冷却至室温，去离子水定容至 500 mL 摇匀；

2)钼酸铵溶液(不能与金属接触)：量取 20.00 mL 97%的H2SO4小心加入 400 mL 去离子水中稀释，加入 2.4000 g 钼酸铵溶解，定容至 500 mL 摇匀；

3)酒石酸锑钾氧储备液：准确称取 0.3000 g 酒石酸锑钾溶于 200 mL 去离子水中；

4)抗坏血酸溶液：称取 9.0000 g 抗坏血酸溶于 400 mL 去离子水中，然后加入 10.0 mL 酒石酸锑钾氧储备液，去离子水定容至 500 mL 摇匀；

5)硫酸溶液：量取 80 mL 97%的H2SO4于 400 mL 去离子水中稀释，冷却，加入 1.00 mL FFD6，定容至 500 mL 摇匀，充分混合；

6)氢氧化钠溶液：称量 115.0000 g 氢氧化钠固体，溶于 400 mL 去离子水中，待溶液冷却后定容至 500 mL 混匀，聚乙烯瓶储存；

7)去离子水+FFD6：量取 1.00 mL FFD6溶液，500 mL 去离子水充分混合；

8)总磷标准储备液：50 mg/L(以P计)

准确称量 0.2197 g 经 110 ℃ 烘干 2 h 在干燥器中放冷的磷酸二氢钾，溶解定容至 1000 mL 去离子水中，放入冰箱保存，有效期为2个月。

1.3 方法原理

水样中的各形态磷经在线紫外-过硫酸盐消解转化为正磷酸盐，正磷酸盐与钼(Ⅵ)和锑(Ⅲ)在酸性介质中反应生成锑-磷钼酸盐化合物，该化合物与抗坏血酸反应生成蓝色络合物，在 880 nm 处进行检测。

自动进样器→蠕动泵→在线紫外消解→总磷分析模块→检测器→数据处理系统。

1.4 实验步骤

1.4.1 水样采集与保存

使用带聚四氟乙烯(PTFE)衬盖的深色玻璃样品瓶采集水样，水样采集后，加硫酸酸化至pH≤2保存。

1.4.2 样品预处理

水样中不含悬浮物，低色度的清洁地表水可直接测定；对混浊、色度较深的水样，用 0.45 μm 滤膜过滤。

1.4.3 标准系列

分别移取总磷标准储备液(50 mg/L)：0.00、0.10、0.40、0.80、1.60、3.20 mL 于 100 mL 容量瓶中，去离子水定容，磷质量浓度分别为 0.00 、0.050、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/L。

1.4.4 测定

连接模块通道，启动连续流动注射分析仪，打开工作软件，设定分析参数，进样时间 60 s，清洗时间 120 s，消解温度 107 ℃，比色温度 40 ℃，编辑样品序列表，排列样品。高纯水清洗管路 20 min 后进试剂，运行至基线平稳后，启动工作程序进行样品分析。

2 结果讨论

2.1 标准曲线

以标准溶液系列质量浓度对信号响应值峰高做一元线性回归，绘制标准曲线，回归方程：y= 0.0448x+0.8156，r=0.9993，图1可见总磷质量浓度在0.00～1.60 mg/L 范围内具有良好线性关系。

图1 总磷分析标准曲线图

2.2 方法检出限

美国国家环境保护局对检出限的描述为：能够被检出并在被分析物浓度大于零时能以99%置信度报告的最低浓度[2]。方法检出限(method detection limit，MDL)的计算如下：

MDL=t×s

其中t是具有测定值的99%置信度以及采用n-1自由度评估得到标准偏差的数值(7次测定t= 3.143，查t分布表得到)；s是7次平行测定的标准偏差。

本次测定配制低质量浓度的标准溶液 0.05000 mg/L，平行测定7次，测定结果见表1，根据上述公式计算，得出MDL为 0.007 mg/L；相对标准偏差(Relative Standard Deviation，RSD)为4.61%。

表1 检出限测定结果(n=7)

2.3 精密度实验

分别配制0.1000、1.0000 mg/L 的总磷标准溶液，平行测定7次，计算标准偏差(Standard Deviation，SD)和RSD，结果见表2。表明方法精密度较好。

表2 精密度测定结果

2.4 样品测定

本实验测定样品为昆明学院洋浦校园部分区域地表水，分别是：①学校浇花用水、②博识楼(荷花池)、③惟实楼(鱼塘)、④听心湖、⑤博雅湖水样。水样以脱脂棉3次过滤后测定，结果见表3。

表3 水样中总磷含量测定结果 mg/L

2.5 加标回收实验

测定样品的时，在同一样品中加入一定量标准物质进行测定，计算加标回收率，是实验室常用确定准确度的方法。相同条件下采集5个水样中进行加标回收分析,表4结果可见加标回收率在97%～117%之间，此实验条件下所测结果准确。

表4 水样加标回收测定结果

2.6 比对实验

以相同条件采集的2个水样，分别用流动注射分析法和国标法(GB11893-89钼酸铵分光光度法)进行测定，结果见表5。两种方法比对测定相对偏差均小于10%，在允许范围[8]。

表5 水样比对分析结果

3 结论

上述实验结果表明，传统方法测定总磷耗时较长且对操作过程有较高要求，不适合大批量的样品测定；流动注射分析法测定地表水中的总磷，线性关系、精密度较好，灵敏度、准确度较高；分析速度块，分析步骤简便，干扰因素少，试剂和样品的消耗小，在批量样品分析中具有显著优势。