AutoAnalyzer3连续流动分析系统测定水中总磷和总氮

干旱环境监测

Arid Environmental Monitoring F〇Z.32 Mx 1Mar. . 2018

Auto Analyzer 3连续流动分析系统

测定水中总磷和总氮

胡云翔

(

乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆乌鲁木齐830000)

摘要：采用AutoAnalyzer 3连续流动注射分析仪测定水中的总磷与总氮，结果表明，总磷在0. 00 ~2. 00 m^L、总氮 在0.00~10.00mg/L的范围内，均可以获得良好的线性方程;准确度和精密度良好，均能满足国家实验质量标准要 求。与传统方法相比，利用该方法测定总磷、总氮，适用范围广，分析速度快，结果准确可靠。关键词：AutoAnalyzer3连续流动分析系统；总磷；总氮中图分类号：X830.2

文献标识码：B

文章编号：1007 -1504(2018)01 -0001 -04

Determination of Total Phosjjhorus and Total Nitrogen in Water by using Continuous Flow Analyzer

HU Yun -xiang(Urumqi Environmental Monitoring Station, Urumqi Xinjiang 830000, China)

Abstract ： The total phosphorus and nitrogen in water were determinated by the AutoAnalyzer 3 flow inject

sults showed that the linear relationship turns good when the concentration of total phosphorus and nitrogen are ranged from0. 00 to 2. 00 mg/L and 0. 00 to 10. 0 mg/L respectively. The high accuracy and precision of this method can meet the nation­al quality standards well. Compared with the traditional method, this method showed wide applicable scope, fast analysis speed, high accurate and reliable of the results.

Key words： AutoAnalyzer 3 continuous flow analyzer； total phosphorus； total nitrogen

化学分析历史悠久，是分析化学中最为经典 和最基础的分析方法。这些分析方法多采用手 工操作完成，多数费时、费力、试样和试剂消耗量 大、分析速度慢，而且分析结果常常受到操作者 主观因素的影响。因此，人们尝试研究并发展了 一系列自动分析方法及装置，其中就包括流动分 析法[1，2]。

流动分析技术目前在医学化验分析[3]、工 业实验室分析[4]、水文水质监测[0]、以及环境监 +[]等领域已经得到广泛的应用，基于流动分析的 量、

、

、 准确、

的

势，可以预见今后会有更好地应用前景。11.1

总磷和总氮分析方法的测定原理连续流动分析仪工作原理

连续流动分析系统（见图1)是样品和试剂 在高精度蠕动泵推动下，按照事先设定好的顺 序，精准地注入到化学反应模块中，同时在模块 中注入均一的气泡将每个样品按一定的间隔规 律隔开，样品和试剂在反应模块中充分混合、反 应，显色完全后用比色计进行比色，最终由数据 处理单元计算出样品浓度的一整套完整的分析

收稿日期：2017 -00 -11

作者简介：胡云翔（1989 -),男，新疆乌鲁木齐人,工程师，硕士，主要从事环境监测实验室分析工作。

• 2 •

干旱环境监测

第32卷

系统。

进样器 泵

图1

化学模块

连续流动分析系统

比色计 PC

1.2化学反应原理

总磷的检测:样品与过硫酸钾混合，通过紫

外消解器，在90°C环境下，样品中无机磷和有机 磷被氧化为正磷酸盐。正磷酸盐在酸性条件下 与钼酸盐和酒石酸锑钾反应生成磷钼杂多酸被 抗坏血酸还原生成磷钼蓝络合物，在波长880 nm处测定。

总氮的检测:样品在碱性条件下与过硫酸钾 混合，通过紫外消解器。消解的过程，样品中无 机氮和有机氮被氧化为硝酸盐。硝酸盐被硫酸 联氨还原为亚硝酸盐，在酸性条件下亚硝酸盐与 磺胺/N - (1 -萘基）乙二胺二盐酸反应生成红 色络合物，在波长550 nm处测定。2实验部分2.1

仪器

连续流动分析仪（德国BRAN+ LUEBBE公 司生产的AutoAnalyzer 3 )，仪器由XY- 2型自动进样器、蠕动泵、紫外消解器、总磷总氮化学反 应模块、比色池组成;高压蒸汽灭菌锅、紫外分光 光度计;一般实验室常用仪器和设备。2.2试剂

2.2.1

总磷所需试剂

消解试剂，溶解10 g过硫酸钾在约500 ml 去离子水中并稀释至1 000 ml;

润湿剂，溶解最多1.5 g十二烷基硫酸钠在 约500 ml去离子水中，稀释至1 000 ml,混合均 匀；

钼酸盐溶液，溶解12. 8 g钼酸铵和32 mg 酒石酸锑钾在约500 ml去离子水中，加入128

ml硫酸（96% ~ 98% )，用去离子水稀释至1 000 ml并混合均匀，储存在棕色瓶中；

抗坏血酸，溶解32 g的抗坏血酸在约600 ml去离子水中，稀释至1 000 ml，混合均匀，低温 储存在棕色瓶中。2.2.2

总氮所需试剂

润湿剂，添加10 ml Brij -35到大约50 ml 去离子水中，稀释至220 ml，混合均匀；

消解试剂，溶解3 g氢氧化钠、14 g硼酸钠 和7 g过硫酸钾到约700 ml去离子水中，稀释至 1000ml 混合均 ；

显色剂，在约70 ml去离子水中加入10 ml盐酸和10 g磺胺，完全溶解，加入0. 5 g N - 1 -萘基乙二胺二盐酸并溶解，稀释至1 000 ml;

硫酸联氨还原溶液，溶解2. 4 g硫酸联氨在 约800 ml去离子水中，加入0. 65 ml储备硫酸铜 溶液和12 ml储备硫酸锌溶液，用去离子水稀释 至 1 000 ml;

氢氧化钠溶液，小心地溶解11. 5 g氢氧化 钠和7 g焦磷酸钠在大约800 ml去离子水中。 冷却后稀释至1 000 ml，加入2 ml Brij -35并混 合均匀；

实验用水。制备去离子水。2.3实验步骤 2.3.1标准溶液的配置

分别称取已干燥好的优级纯磷酸二氢钾和 硝酸钾，配置浓度为50 mg/L标准磷酸二氢钾溶 液用于项目总磷的测定和10 mg/L标准硝酸钾 溶液用于项目总氮的测定，用去离子水稀释配置 成所需标准系列浓度。

第1期

胡云翔AutoAnalyzer3连续流动分析系统测定水中总磷和总氮

2.3.2样品保存与前处理

用于测定总磷的水样，采样后应立即加入浓 硫酸至pH<2,常温可保存24 h;用于测定总氮 的水样，采样后应立即加入浓硫酸至pH ^2，常 温可保存7 d;样品均保存于硬质玻璃瓶中。取 样前用氢氧化钠或硫酸调pH至5 ~9，样品均摇 匀取样，必要时可适当稀释后进样。2.3.3仪器设置参数

分析步骤参照德国BRAN + LUEBBE公司 生产的AutoAnalyzer 3连续流动分析仪使用说 明书进行。仪器设置参数见表1。

表1

总磷、总氮测定参数

参数

设置项目

总磷

测定波长/nm进样时间/s冲洗时间/S样品数/h

度

基线占窗口比/%主

比/%

88048962516

钾 m/L) :2.00、1.00、0.60、0.20、0.05、0.00;总 氮（硝酸钾 m//L):10. 0、5. 00、3. 00、1.00、 0. 20、0.00，得到标准曲线见图2、图3。

10000 20000 30000 40000 50000 60000

信号值

图2

总磷标准曲线

12

10

1-1./ J 蟹

总氮

55034

_7 $ 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

信号值

图3

总氮标准曲线

86

3016

3.2准确度和精密度的测定

实验对标准物质含总磷（样品编号: 203952)0.582 ±0.025 mg/L、总氮（样品编号: 203229)1. 16 ±0.09 mg/L进行测定，实际测定 结果见表2。可见，6次测定结果均在质控样范 围内，相对误差与相对标准偏差均小于5%，测 定准确度与精密度良好。

10

50 〜105

10

50〜105

3结果与讨论

3.1标准曲线

分别测定配置的标准溶液，总磷（磷酸二氢

表2

总磷浓度/(m/ • L_1)

0.565 0.584 0.587

203952

0.5840.5780.589

0.581

总磷、总氮质控样及重复性实验结果

/(m/.L_1)

均标准 /(m/.L_1) 标准 相标准 ’％0.582 ±0.025 0.008 75 1.5

总氮浓度/(m/ • L_1)

1.141.14 1.16

203229

1.141．15 1．17

均/(m/.L_1) 标准 /(m/.L_1) 标准 相标准 ’％1 15 116 ±0.09 0.012 65 1.1

• 4 • 干旱环境监测 第32卷

3.3回收率测定

选用5种不同水样，加入总磷、总氮标准溶 液，分别对其回收率进行测定，结果见表3。可 见，用连续流动注射法测定总磷的回收率为 96.0% ~ 103%，总氮的回收率为 95.4% ~ 108%。

表3

总磷

水样

总磷测定值/

(mg • L_1 )0.2040.0390.0580.3100.670

3.4检出限

分别配制浓度为20. 0 ^g/L的总磷标准溶 液和50.0 ^g/L的总氮标准溶液，平行测定10 次，依据导则[7]的公式计算检出限，测定结果见 表 4。

总磷、总氮的回收率的测定

总氮

加标量/

(mg • L _ 1 )

0. 100.100.10.51.

加标测定值/

(mg • L_1)0.3010.1420.1540.8111.630

回收率/

%97.010396.010096.0

总氮测定值/

(mg • L_1 )15.4460.8751.5335.10332.550

加标量/

(mg • L_1 )

10.01.001.001.10.0

加标测定值/

(mg • L_ 1)16.491.9552.566. 5743.36

回收率/

%10410810395.4108

地表水1地表水2饮用水水1水2

表4

项目总磷总氮

标准浓度/(网• L — 1)

20.050.0

总磷、总氮的方法检出限的测定测定结果/([xg • L 1)

标准

1.413.13

MDL/(xg • L-1)

3.988.83

25.0、24.0、26.0、26.0、26.0、28.0、28.0、24.0、27.0、26.052.0、56.0、53.0、54.0、55.0、49.0、47.0、47.0、52.0、52.0

计算方法如下式所示。MDL = i(„_i，,99) x ^

—

9 0. 99)

3.5实际样品比对

选定2种地表水样品、1种饮用水样品、2种 废水样品，使用AutoAnalyzer 3连续流动分析系 统对5组实际样品进行总磷与总氮的测定，同 时，利用钼酸铵分光光度法[0]和碱性过硫酸钾 消解紫外分光光度法[1]测定相同的样品，计算 并比较方法的差异性，结果见表5。可见，连续 流动注射法与传统高压消解法实际样品比对结 果相近，且适用于各种水样的测定。

表5

实际样品比对

总氮

样品

203229

X S — 2. 821 X 5。

式中，MDL:检出限（mg/L) ; ra:样品平行测定 次数；：自由度《_1，置信度为99%的f值（单 侧）；5:次平行测定的标准偏差。

利用该方法测得的检出限和测定下线均低 于国家标准的规定[8’9]。该项测试结果表明，该 仪器的测定灵敏度较高。

总磷

样品

203952

连续流动注射法/

(mg • L_1 )0.5810.2040.0390.0580.3100.670

钼酸铵分光光度法/

(mg • L _ 1 )0.5840.2170.0440.0530.3020.609

连续流动注射法/

(mg • L_1 )

1 1515.40.8751.535.1032.6

碱性过硫酸钾消解紫外分光

光度法/ (mg • L — 1)

11715.20.8861.484.8631.1

表水 1地表水2

用水水1废水2

表水 1表水 2用水水1废水2

4结论

流动注射技术把常规检测分析流程管道化，

流动注射技术避免了人为操作差错，极大地提高 了分析工作效率，且与国标方法（HJ 670 -2013 和HJ 667 - 2013)相比，反应条件更加温和，其

(下转第44页）

相比传统分析方法的人工操作步骤量大而繁琐。

• 44 •

干旱环境监测

第32卷

别出污染物种类，同时也可应对初筛时样品量较 大的状况，提高分析效率。

近年来，便携式X射线荧光、气相色谱-质 谱联用、气相色谱、傅里叶红外、离子色谱等已在 环境应急监测中得到应用，便携式原子吸收、原 子荧光、液相色谱也曾见应用报道。

应组织使用单位总结提炼，评价筛选，优胜 劣汰，逐步规范符合需求的应急监测仪器设备名 录。满足事故现场高浓度污染物、影响区域外环 境污染物浓度较低等不同监测对象的需求。4

结语

面对复杂多样的环境突发事件，从行业层面 上规范评价标准、监测方法、监测仪器等，构建现 场监测与实验室监测协调的应急监测技术体系， 不断强化技术储备、提高监测分析能力，不断加 强对风险源企业信息的收集，做好固定源环境风 险物质的提前预断，有针对性制定完善的应急监

测预案，通过应急预案进行个性化设计，针对不 同环境突发事件特点及周边环境因素，明确评价 标准、监测方法和仪器，各级环境监测部门才能 真正提高应急监测的“快、准”能力，为事件的应 急处置提供有力技术支撑。参考文献：

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(上接第4页）

中总磷反应温度只需要90°C ,总氮反应无需加 热;没有二次进样过程;更重要的是模块中只需 要一个简单的管路切换阀实现总磷总氮在同一 模块下测定。从实验结果来看，采用AutoAna- lyzer 3连续流动分析系统测定水中总磷、总氮， 不仅快速省时，操作简便，而且测定结果的精密 度、准确度和加标回收率均达到国家标准要求， 可以准确检测环境水体中总磷、总氮的含量。参考文献：

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