流動注射在線分析法測定海水中的亞硝酸鹽氮

尚寶玉，賀舒文，洪濱，薛偉峰

（大連海關(guān)技術(shù)中心，遼寧大連 116400）

亞硝酸鹽氮是水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動物養(yǎng)殖過程中一種常見的污染物，是海洋環(huán)境監(jiān)測的必檢項目，也是評價水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。高濃度的亞硝酸鹽氮對許多水生生物有直接毒害作用，還會引起水體富營養(yǎng)化，從而導(dǎo)致“水華”、“赤潮”等災(zāi)害頻發(fā)［1–3］。海水中亞硝酸鹽氮的測定對氮元素生物地球化學(xué)循環(huán)、海洋初級生產(chǎn)力和海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等研究具有重要意義［4］。

目前，亞硝酸鹽氮的分析方法有紫外可見分光光度法［5–6］、高效液相色譜法［7–8］、毛細(xì)管電泳法［9］、離子色譜法［6］、離子選擇電極法［10］、流動注射法［11］等。分光光度法操作步驟繁瑣，不能滿足批量樣品的快速測定要求；離子選擇電極法儀器設(shè)備簡單，且能進(jìn)行連續(xù)快速測定，但靈敏度較低；高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法實驗成本較高，測試大批量樣品時費(fèi)時費(fèi)力，并且會對環(huán)境造成污染。近年來流動注射在線分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于海水分析中。

流動注射在線分析法是一種易于實現(xiàn)的實時、在線自動分析技術(shù)［12–18］。該法減少了人為操作帶來的實驗誤差和環(huán)境污染，實現(xiàn)了實驗室檢測的自動化，提高了工作效率。

筆者采用流動注射在線分析法測定海水中的亞硝酸鹽氮，該法簡便快速，自動化程度高，試劑消耗少，精密度和準(zhǔn)確度高，能夠滿足大批量海水樣品檢測的需求。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

流動注射分析儀：QC8500 型，美國哈希公司。

超聲波水浴清洗器：頻率范圍為0～100 kHz，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

pH 計：測量范圍為0.00～14.00，梅特勒–托利多儀器（上海）有限公司。

亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 mg／L（以氮計），標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GBW(E) 080223，中國計量科學(xué)研究院。

氯化銨、磺胺、鹽酸萘乙二胺、磷酸、氫氧化鈉、乙二胺四乙酸二鈉鹽：優(yōu)級純，天津科密歐試劑公司。

水性濾膜：孔徑為0.45 μm，美國哈希公司。

實驗用水為GB／T 6682—2008 規(guī)定的一級水。

1.2 溶液配制

采用逐級稀釋的方式，用水將亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制成質(zhì)量濃度分別為0.000、0.005、0.010、0.200、1.00 和5.00 mg／L 的亞硝酸鹽氮系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3 儀器工作條件

檢測光程：10 mm；檢測波長：520 nm；進(jìn)樣體積：33 μL；蠕動泵轉(zhuǎn)速：35 r／min；超聲除氣時間：30 min；超聲頻率：40 kHz。

1.4 檢測流程

檢測流程如圖1 所示。

圖1 流動注射在線分析法測定海水中亞硝酸鹽氮流程圖

1.5 樣品處理

冷凍樣品應(yīng)在融化后立即分析。酸化樣品分析前應(yīng)使用2.00 mol／L 氫氧化鈉溶液將溶液調(diào)至中性。樣品濁度會產(chǎn)生干擾，檢測前需用0.45 μm 的水性濾膜過濾。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

由自動進(jìn)樣器依次從低濃度到高濃度取樣、測定亞硝酸鹽氮系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以亞硝酸鹽氮的含量（以氮的質(zhì)量濃度計，mg／L）為自變量、響應(yīng)值（峰面積）為因變量進(jìn)行線性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。

1.7 水樣測定

按照與制作標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的實驗條件進(jìn)行水樣測定，同時做空白試驗。

1.8 分析結(jié)果的表述

1.8.1 結(jié)果計算

海水中亞硝酸鹽氮的含量(以氮的質(zhì)量濃度ρ計，mg／L)按照式(1)計算：

式中：y——信號值（峰面積）；

a——線性方程的截距；

b——線性方程的斜率；

f——樣品溶液稀釋倍數(shù)。

1.8.2 結(jié)果表示

當(dāng)?shù)馁|(zhì)量濃度測定值小于1.00 mg／L 時，測定值保留到小數(shù)點(diǎn)后第3 位；當(dāng)測定值大于或等于1.00 mg／L 時，測定值保留到小數(shù)點(diǎn)后第2 位。

2 結(jié)果與討論

2.1 金屬離子的干擾

當(dāng)樣品溶液中鐵離子、錳離子濃度分別大于500 mg／L 和35 mg／L 時，對分析產(chǎn)生正干擾，且會在堿性條件下生成氫氧化物沉淀，導(dǎo)致樣品測量的重復(fù)性變差，加入適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑可以有效防止金屬離子的干擾［19］。

2.2 氣泡的干擾

配制好的試劑中通常會有氣泡存在，需要通過超聲來消除氣泡，否則會導(dǎo)致分析圖像基線不平穩(wěn)，并出現(xiàn)雜峰。

2.3 顯色劑濃度的優(yōu)化

當(dāng)海水中亞硝酸鹽氮含量（氮的質(zhì)量濃度）約為0.050 mg／L，磷酸溶液的體積分?jǐn)?shù)為10%，以響應(yīng)值（峰面積）為指標(biāo)，考察不同濃度顯色劑磺胺和鹽酸萘乙二胺對響應(yīng)值的影響，試驗結(jié)果見表1。

表1 不同質(zhì)量濃度磺胺和鹽酸萘乙二胺溶液時海水中亞硝酸鹽氮的峰面積響應(yīng)值

由表1 可知，當(dāng)磺胺和鹽酸萘乙二胺溶液的質(zhì)量濃度分別為40 g／L 和1 g／L 時，響應(yīng)值最大，因此選擇磺胺和鹽酸萘乙二胺溶液的質(zhì)量濃度分別為40 g／L 和1 g／L。

2.4 酸性條件的優(yōu)化

當(dāng)海水中亞硝酸鹽氮含量約為0.050 mg／L、磺胺和鹽酸萘乙二胺溶液的質(zhì)量濃度分別為40 g／L和1 g／L 時，以響應(yīng)值（峰面積）為指標(biāo)，考察不同濃度磷酸對響應(yīng)值的影響，試驗結(jié)果見表2。

表2 不同濃度磷酸溶液時海水中亞硝酸鹽氮的峰面積響應(yīng)值

由表2 可知，隨著磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，響應(yīng)值先增大后減小，且當(dāng)磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，響應(yīng)值最大，因此選擇磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

2.5 線性關(guān)系和檢出限

朗伯–比耳定律適用于稀溶液，當(dāng)溶液濃度過高時，吸光度與濃度的線性關(guān)系會發(fā)生偏離［20］。按照1.6 方法所得0.00～5.00 mg／L 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的線性方程為y=0.000 9x2+1.03x–0.064 5，相關(guān)系數(shù)（r）為0.999 8。

利用本法對海水樣品中的亞硝酸鹽氮重復(fù)測定11 次，計算測定平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照文獻(xiàn)［21］計算亞硝酸鹽氮的方法檢出限為0.005 mg／L。

2.6 方法精密度與準(zhǔn)確度

采用高、中、低4 個添加水平，按全程序每個樣品平行測定6 次，分別計算平均值、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率，試驗結(jié)果見表3。由表3 數(shù)據(jù)可知，本法加標(biāo)回收率為90.0%～97.2%，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.03%～5.80%（n=6），測量精密度和準(zhǔn)確度滿足分析技術(shù)要求［22］。

表3 精密度和準(zhǔn)確度試驗結(jié)果

3 結(jié)語

建立了流動注射在線分析法測定海水中亞硝酸鹽氮的含量，該方法自動化程度高，操作簡便，靈敏度高，運(yùn)行成本低，定量結(jié)果準(zhǔn)確，分析周期短，滿足海水中亞硝酸鹽氮日常檢測需要和監(jiān)測要求。