用QC 8500SⅡ连续测定海水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮及应注意的问题
匡少华 王彩蕴 于洪波 郝咏芳
摘要：采用QC8500SⅡ连续流动注射分析仪检测海水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮，最低检出限分别为0.6、0.7 、1.5 μg·L-1，回收率分别为97%、90%、94%，相对标准偏差<5%，符合国标法质量控制的要求，且分析快速、准确、重现性好。
关键词：亚硝酸盐；硝酸盐；氨氮；流动注射；连续测定
硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮是评价海水水質的重要指标，硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮中的氮元素在海水中可以循环转化[1]。氨氮在亚硝化细菌的作用下，可以被氧化形成亚硝酸盐，亚硝酸盐可以被硝化细菌氧化形成硝酸盐。
海水中亚硝酸盐测定有盐酸萘乙二胺法；硝酸盐测定有锌镉还原法、镉柱还原法；氨氮测定方法有纳式试剂法、次溴酸钠法[2]等。这些传统方法耗时长，精密度、准确性更多依赖于实验者的工作态度与技术水平，工作强度大[3]。而流动注射分析技术，操作简便，分析快速，在国际上已被广泛用于水质监测，美国、德国等国已将流动注射的部分方法定为国标法。我国科研人员也正着手推进此法为国标法。本文采用流动注射分析法测定了海水中亚硝酸盐，硝酸盐、氨氮。对方法的检出限、精密度、准确度做了细致规范的实验，其结果可为推动流动注射分析法为国标法提供依据。
1实验材料与方法
1.1仪器
QC 8500SⅡ流动注射分析仪，包括自动进样器、自动稀释器、蠕动泵、氨氮反应模块、亚硝酸盐/硝酸盐反应模块、比色检测器、数据处理系统、样品架。
1.2试剂配制
所有溶液的配制都使用去离子水（10 MΩ）。
1.2.1亚硝酸盐/硝酸盐测定所需试剂的配制
1.2.1.115 mol/L氢氧化钠将150.0 g氢氧化钠慢慢加入到250 mL去离子水中。搅拌至溶解。冷却并储存在塑料瓶中。
1.2.1.2氯化铵缓冲液（pH 值为 8.5）在1 000 mL烧杯中加入800 mL水，再加入85.0 g氯化铵（NH4Cl）和1.0 g二水乙二胺四乙酸二钠盐（Na2EDTA·2H2O），混合均匀，用15 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5，转入1 000 mL容量瓶定容，混合均匀。
1.2.1.3磺胺显色剂在1 000 mL烧杯中加入600 mL水，再加入100 mL 85%的磷酸（H3PO4）、 40.0 g 的磺胺和1.0 g N-（1-萘基）-乙二胺二盐酸盐（NED），摇动润湿后，搅拌30 min以使所有物质溶解完全，转入1 000 mL容量瓶定容，混合均匀。
1.2.2氨氮测定
1.2.2.1缓冲螯合试剂在1 000 mL烧杯中加入约900 mL去离子水，溶解50.0 g乙二胺四乙酸二钠盐（Na2EDTA）和11.0 g 氢氧化钠（NaOH）。转入1 000 mL容量瓶定容，混合均匀。
1.2.2.2酚试剂在1 000 mL烧杯中加入约500 mL去离子水，溶解83.0 g 苯酚晶体（C6H5OH）。在搅拌下，慢慢加入32.0 g氢氧化钠（NaOH）。冷却后转入1 000 mL容量瓶定容，混匀。
1.2.2.3次氯酸钠在500 mL容量瓶中，加入250 mL 5.25% 次氯酸钠（NaOCl），用去离子水稀释到刻度，摇匀。现用现配。
1.2.2.4硝普钠溶解1.75 g亚硝基铁氰化钠[Na2Fe（CN）5NO.2H2O]到500 mL去离子水中，摇匀。
1.3原理
1.3.1仪器工作原理一定体积的样品溶液被注入到一个流动着的载流中，然后被载流推动进入封闭的反应管道，样品在向前运动过程中靠对流和分散作用被分散成一个样品带，样品带与载流中的某些组分发生化学反应，生成被检测的物质，然后流经检测器进行测定[4]，被测物质的量是通过与已知浓度的标准系列进行比较而求得。
1.3.2亚硝酸盐测定方法原理亚硝酸盐与磺胺进行重氮反应，反应物与N-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐结合形成偶氮染料并于540 nm处比色进行测定。
1.3.3硝酸盐测定方法原理过滤的样品通过镀铜镉柱时，硝酸盐定量地还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐与磺胺进行重氮反应后与N-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐结合形成偶氮染料并于540 nm处比色进行测定。
1.3.4氨氮测定方法原理氨与次氯酸钠在碱性条件下反应生成一氯胺，一氯胺在有酚存在的情况下，与硝普钠盐反应生成靛酚蓝并于630 nm处比色进行测定。
1.4标准系列配置
1.4.1亚硝酸盐/硝酸盐准确量取10.0 mL亚硝酸盐/硝酸盐国家标准溶液GBW（E）081698（100.0 mg·L-1）/GBW（E）081697（100.0 mg·L-1）于100.0 mL容量瓶中，加水至标线，混匀，得标准中间液浓度为10.0 mg·L-1；再准确量取20.0mL标准中间溶液于200.0 mL容量瓶中，加水至标线，混匀，即得亚硝酸盐/硝酸盐标准使用液，浓度为1.0 mg·L-1。分别吸取0、0.50、250、10.0、20.0、40.0 mL使用溶液分别入100 mL具塞比色管中，加水至标线混匀。此标准溶液系列的亚硝酸盐/硝酸盐浓度依次为0、5、25、100、200、400 μg·L-1。
1.4.2氨氮准确量取10.0 mL氨氮国家标准溶液于100.0 mL容量瓶中，加水至标线，混匀，得标准中间液浓度为10.0 mg·L-1；再准确量取20.0mL标准中间溶液于200.0mL容量瓶，加水至标线，混匀得氨氮标准使用液，浓度为1.0 mg·L-1。分别吸取0、0.50、1.00、5.00、10.0、30.0、60.0 mL使用溶液分别入100 mL具塞比色管中，加水至标线混匀，此标准溶液系列的氨氮浓度依次为0、5、10、50、100、300 μg·L-1。
1.5绘制工作曲线
在设定好仪器系统参数后，对亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮标准系列分别进行测定，以被测物质的浓度为横坐标X，以峰面积Ai-A0为纵坐标Y，绘制工作曲线。
2结果与分析
2.1线性与检出限
2.1.1线性关系亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮工作表（见表1-3）和工作曲线（见图1-3）。
由表1和图1 可看出，当亚硝酸盐标准溶液在 0～400 μg·L-1范圍内，亚硝酸盐浓度与峰面积呈线性，R2值为0.999 9，线性关系良好，峰面积与浓度的一次回归方程y= 0.022 6 x+ 0017 8，可用于亚硝酸盐浓度的计算。
由表2和图2 可看出，当硝酸盐标准溶液在 0～400 μg·L-1范围内，硝酸盐浓度与峰面积呈线性，R2值为0.999 9，线性关系良好，峰面积与浓度的一次回归方程为y= 0.021 0 x+0.042 1，可用于硝酸盐浓度的计算。
由表3和图3 可看出，当氨氮标准溶液在 0～300 μg·L-1范围内，氨氮浓度与峰面积呈线性，R2值为0.998 6，线性关系良好，峰面积与浓度的一次回归方程为y= 0.0219 x+ 0.136 8，可用于氨氮浓度的计算。
从测定结果可以看出，测定标准系列过程，标准偏差和残差都很小，R2值都在0.998以上，其中亚硝酸盐、硝酸盐工作曲线的R2值达到了0999 9，氨氮的R2值达到0.998 6，符合实验室质量控制浓度在4～6个点时，R2值要达到0.998的要求。
2.1.2检出限通过一次测量，就能以95 %的置信概率定性判定待测物质存在所需要的最小浓度或量[5]。是评价灵敏度的重要参数。
配置5.0 μg·L-1稀溶液连续测定12次，运用MDL=ks0Cx公式计算检出限，其中：
k为3；s0为样品测量读数的标准偏差；C为样品含量值；x为样品测量读数平均值。
2.6用4.2和14.0 μg·L-1亚硝酸盐标液连续测量7次，所测相对标准偏差为4.7%和1.3%，符合海洋调查规范GB 12763.4中重氮偶氮法亚硝酸氮浓度在4.2、14.0 μg·L-1浓度时， 相对标准偏差分别为5.0%、2.0%的规定。用70.0和140 μg·L-1硝酸盐标液连续测定7次，所得相对标准偏差为2.0%和0.8%，符合海洋调查规GB 12763.4中锌镉还原法在70.0、140 μg·L-1浓度时相对标准偏差分别为4.0%、3.0% 的规定。用14.0和100 μg·L-1的氨氮标液连续测定7次，所得相对标准偏差为3.0%和2.6%，符合海洋调查规范GB 12763.4次溴酸钠法在14.0、100 μg·L-1浓度时相对标准偏差分别为7.0% 、3.0%的规定。从试验数据可以看出流动注射方法具有较好的精密度。
2.2.2准确度准确度是指测试结果与被测量真值或约定值间的一致程度[5]。实际工作中按实验室质量控制要求，定期进行盲样考核。分别对3个参数的国家标准物质质控考核从表6 可知，亚硝酸盐在浓度为14.0 μg·L-1；硝酸盐在浓度为140 μg·L-1；氨氮浓度在98.0 μg·L-1时的相对误差分别是0.7%、29%、2.7%，符合GB 12763.4中亚硝盐浓度在14 μg·L-1相对误差为3.0%；硝酸盐在140 μg·L-1 的相对误差为4.0%；氨氮在98 μg·L-1相对误差为4.0%的规定[6]。
2.2.3回收率样品加标回收率衡量测定值与真实值之间的误差，是度量准确度的重要指标。在样品中加入已知量的标准溶液后，与样品同时测定。三个参数每个参数做了三个平行，分别得出原样品含量和加标样品含量，用%公式计算样品加标回收率。方法回收率测定结果见表7。
从表7看出，亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮样的加标回收率分别为为97%、90%、94%，符合国家海洋监测规范GB 17378.2中：当被测物质浓度小于100 μg·L-1，回收率要达到60%～110%；被测物质浓度大于100 μg·L-1，回收率要达到80%～110%的规定。
3注意事项
样品采集、保存按GB 17378.2-2007或GB/T 12763.4-2007的要求处理。
原始样品、试剂要经过0.45 μm的滤膜过滤后上机测定。
所有试剂按仪器给出的方法配置，用超声波除泡（酚试剂、次氯酸钠试剂和标准溶液不进行除泡），试剂配置好后将试剂瓶口用封口膜封好，以避免空气中的氨污染。
测定硝酸盐时，方法模块上的镉柱在离线状态要掌控好，仪器走水时，镉柱处于离线状态，走试剂时手动切换成在在线状态。样品测定完必须立即将镉柱切换成离线状态。
4结论
本实验采用QC 8500SⅡ连续流动注射分析仪检测水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮，工作曲线线性范围分别在0～400和0～300 μg·L-1，线性关系良好，最低检出限分别为0.6、0.7和1.5 μg·L-1，回收率分别为97%、90%和94%。该方法的精密度优良、准确性好，符合实验室质量控制的要求，分析省时、省力，可用于实验室大批量海水样品的连续测定。
5展望
流动注射分析正朝着微型化、简单化、智能化方向发展[7]，目前国际上对海水监测项目的测定已广泛采用流动注射分析技术，近几年来随着我国对海洋环境保护力度的加大，流动注射分析技术在国内许多海洋环境监测机构也逐渐广泛应用，流动注射分析技术分析法将是今后海洋环境监测技术的发展方向。
参考文献：
[1]
朱炳德，刘素英，张经，等.海水中低浓度亚硝酸盐和硝酸盐测定方法综述[J].海洋学研究，2007，25（2）：36.
[2] 朱敬萍，胡红美，张小军，等.流动注射同时测定海水中的氨氮和磷酸盐[J].理化检验-化学分册，2015，51（6）：761-764.
[3] 叶林安，章紫宁，朱志清，等.采用流动注射分析法测定海水中的五项营养盐[J].浙江水利科技， 2016（3）：5.
[4] 马琳 ，马秀妍.流动注射法测定海水中的无机氮和磷酸盐[J].现代科学仪器 ，2013（4）：206.
[5] 国家质量监督检验检疫局，国家标准化管理委员会. 海洋监测规范 第2部分：数据处理与质量控制：GB 17378.2-2007 [S].北京：中国标准出版社，2007
[6] 国家质量监督检验检疫局，国家标准化管理委员会. 海洋调查规范 第4部分：海水化学要素调查：GB/T 12763.4-2007 [S].北京：中国标准出版社，2007
[7] 王蕊、魏书华、史泽溪，等 流动注射分析的发展及应用[J].河北工业科技，2009，26（5）：382.
（收稿日期：2018-04-27；修回日期：2018-06-19）
