1、139建筑科技2023 年 第 3 期评估与检测Assessment And Testing连续流动分析仪测定地表水中挥发酚的方法探析Exploration of Continuous Flow Analyzer for the Determination of Volatile Phenols in Surface Water马霞（上海市环境监测技术装备有限公司,上海 200000）摘要：从校准曲线的相关系数、检出限的测试、标准样品和实际水样的测定 4 个方面进行实验,结果显示连续流动分析法的测试相关指标均可满足 GB 38382002地表水环境质量标准规定的挥发酚的标准限制要求。与传统手工
2、分析方法相比,连续流动分析仪测定地表水中挥发酚的操作更为简便、快速,适合大批量测定,并且试剂用量小,不使用三氯甲烷,对保护环境和人类健康具有重要的意义。关键词：连续流动;地表水;挥发酚;新污染物中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2096-3815（2023）03-0139-040引言酚类化合物为原生质毒,属高毒物质。人体摄入一定量时会出现急性中毒症状。长期饮用被酚污染的水,可引起头昏、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状1。在地表水检测中挥发酚项目为必测指标。GB 38382002按照地表水功能分类和保护目标,规定了严格的控制限值。根据HJ 5032009水质挥发酚的测定4-氨基安
3、替比林分光光度法,传统手工分析方法采用蒸馏后三氯甲烷萃取分光光度法。一方面该方法的整个测试过程时间约为3 h,相当耗时,对于实验室工作效率和效益具有一定影响;另一方面该方法测试过程中使用三氯甲烷,三氯甲烷已被流行病学证实为动物致癌物质,危害很大,目前已被列入重点管控新污染物清单。该物质在实验中被大量使用,无论从源头生产,还是实验中排放都有一定的环境风险。因此寻找替代方法成为现阶段酚类物质测试的一个重要任务。连续流动分析方法采用在线蒸馏,检测自动化,分析速度快,操作简便,样品和试剂用量小,并且该方法不使用三氯甲烷,大大降低了对人体和环境的危害2,3,目前应用较为广泛。该方法可能是替代传统手工分析
4、的最主要方法之一,但目前尚未纳入国家、行业和地方标准。本文从第三方实验室的角度出发,使用连续流动分析仪从标准曲线、检出限、准确度和实际样品加标4个方面进行实验,并在实际样品回收率方面与传统方法进行比较,探索未来该方法是否可以规模化推广以及在推广中需要解决的问题。连续流动分析仪采用蠕动泵将分析样品和试剂吸入一个密闭的管路连续流动,被气泡按固定规律隔开,在线蒸馏,显色完全后,进行光度检测,由分析处理器计算结果。全过程实现无人值守,全自动操作。仪器配以高分辨率的检测器,实验结果检出限低,准确度高,精密度好,满足实验室的分析要求4,5。本方法特别适合检测任务量大、时效性强的地表水样品,可以大大提高分析
5、效率。1实验方法1.1实验原理样品与磷酸混合后,通过在线蒸馏,馏出物中的挥发酚与碱性铁氰化物及4-氨基安替比林形成一种红色的复合物,在流动检测池进行光度检测。140建筑科技2023 年 第 3 期评估与检测Assessment And Testing1.2实验试剂实验用水为新鲜制取的一级水。（1）蒸馏溶液：磷酸（优级纯）与实验用水按照1:9进行稀释。（2）氢氧化钠溶液：称取4 g氢氧化钠（优级纯）于烧杯中,加入200 mL蒸馏水,溶解后,定容至1 L。（3）4-氨基安替比林溶液：称取0.26 g4-氨基安替比林溶于400 mL蒸馏水中,加入2 mL聚氧乙二醇十二烷基醚。（4）铁氰化钾溶液：称取
6、六氰合铁(III)酸钾0.8 g,硼酸1.2 g,氯化钾2.0 g,溶解于300 mL的蒸馏水中,用1 mol/L的氢氧化钾溶液调节pH至10.3,定容至400 mL,过滤。（5）苯酚标准储备液：500 mg/L。市售生态环境部标准样品,批号：102317,相对扩展不确定度（k=2）：2%。（6）苯酚标准中间液1：10 mg/L。准确量取5.00 mL苯酚标准储备液,用4 g/L的氢氧化钠溶液稀释定容至250 mL,备用。（7）苯酚标准中间液2：5 mg/L。准确量取5.00 mL苯酚标准储备液,用4 g/L的氢氧化钠溶液稀释定容至500 mL,备用。（8）标准系列的制备。标准曲线1：分别量取
7、适量的苯酚标准中间液1,用4 g/L的氢氧化钠溶液稀释定容至100 mL,制备6个浓度点的标准系列,挥发酚浓度分别为将苯酚标准储备液分别稀释成以下标准系列浓度：0 g/L、10 g/L、20 g/L、40 g/L、60 g/L和100 g/L;标准曲线2：分别量取适量的苯酚标准中间液2,用4 g/L的氢氧化钠溶液稀释定容至100 mL,制备6个浓度点的标准系列,挥发酚浓度分别为将苯酚标准储备液分别稀释成以下标准系列浓度：0 g/L、2 g/L、10 g/L、20 g/L、30 g/L和50 g/L。1.3仪器设备连续流动分析仪,由自动进样器、在线蒸馏化学反应单元、检测单元、数据处理单元等组成。
8、仪器参数设置如下：采样时间80 s,洗涤时间130 s,空气时间2 s;进样器与样品泵管之间的连接管型号为5175管;蒸馏温度150;氮气流量计流速7080单位;流动检测池：光程50 mm,波长505 nm。1.4分析步骤（1）实验开始,开启电脑。（2）将进样针清洗液管路放入蒸馏水中,合上进样器泵盖,打开进样器,等待进样器自检,自检完成后打开数据处理器。（3）打开反应单元总电源,合上蠕动泵盖,打开氮气开关,调节氮气流量计,使数值显示在7080单位。（4）按照电源、循环、制冷的顺序,打开低温恒温槽开关。（5）打开加热器,所有试剂管路走水,检查整个分析流路的密闭性及顺畅性,待基线稳定10 min后
9、,将试剂管路插入试剂,待基线再次稳定（约30 min）后,进行两个测量范围的校准曲线、空白加标样品、标准样品和水样分析。（6）实验后,将所有管路放入蒸馏水中,关闭加热器,用蒸馏水冲洗30 min,关闭采样器、加热器、低温恒温槽、氮气,松开蠕动泵盖。2实验过程2.1绘制标准曲线将配制好的挥发酚标准曲线1和2进行测定,标准系列1（0100 g/L）的标准曲线相关系数为0.999 7,标准系列2（050 g/L）的标准曲线相关系数为0.999 3,标准曲线相关系数均能达到0.999以上。2.2计算检出限加入估计检出限（0.000 3 mg/L）5倍浓度（0.001 5 mg/L苯酚标准溶液）进行10
10、次测定,当自由度是9,置信度为99%时的t值为2.821,方法检出限MDL为0.000 86 mg/L,此时样品浓度不在计算出的方法检出限35倍范围;调整样品浓度继续进行实验,加入0.002 mg/L苯酚标准溶液,同样进行10次测定,根据标准系列1,统计结果如表1所示。表1标准系列1检出限测试数据汇总 第一次第二次平行测定次数n测定值/gL-1 平行测定次数n测定值/gL-1 11.75912.46921.72122.80532.19131.70341.32142.18051.70053.02762.19562.17871.51271.95881.38282.20291.97292.03010
11、1.402101.344平均值1.720平均值2.190方差0.305方差0.468记测定的方差较大者为SA,较小者为SB,S2A/S2B2.353.05,组合标准偏差SP的计算方法如式（1）所示,方法检出限的计算方法如式（2）所示。141建筑科技2023 年 第 3 期评估与检测Assessment And Testing 式（1）式（2）式中：t自由度为vA+vB,置信度为99%时的t分布;vA方差较大批次的自由度,nA1;vB方差较小批次的自由度,nB1。自由度为18,置信度为99%时的t分布（单侧）参考值为2.528,根据式（2）计算出MDL2.5280.3941 g/L=0.001
12、mg/L。加入估计检出限（0.001 mg/L）3倍浓度（0.003 mg/L苯酚标准溶液）进行10次测定,当自由度是9,置信度为99%时的t值为2.821,方法检出限MDL=0.000 8 mg/L,此时样品浓度在计算出的方法检出限35倍范围。根据标准系列2,统计结果如表2所示。表2标准系列2检出限测试数据汇总平行测定次数n测定值/gL-112.49722.22432.60142.27152.56762.74472.85282.24792.947102.173平均值2.510方差0.264本次使用连续流动分析仪进行实验,发现采用制备的两条标准系列浓度,分别计算出检出限,其结果均在0.001
13、mg/L以下。虽然和传统手工方法检测标准中给出的检出限0.000 3 mg/L相比偏高,但能够满足GB 38382002地表水环境质量标准规定的挥发酚的标准限制（标准中最严格的I类为0.002 mg/L）。2.3标准样品测试实验中选取批号为200361和200355的环境标准样品,用连续流动分析仪分别进行6次平行测试,测试结果统计如表3所示。表3标准样品数据汇总批号200361(标准系列1)批号200361(标准系列2)批号200355平行测定次数n测定值/gL-1平行测定次数n测定值/gL-1平行测定次数n测定值/gL-119.6219.51173.829.5729.15273.839.45
14、39.04374.5批号200361(标准系列1)批号200361(标准系列2)批号200355平行测定次数n测定值/gL-1平行测定次数n测定值/gL-1平行测定次数n测定值/gL-149.8249.25474.059.5059.36573.6610.2069.38672.8平均值9.69平均值9.27平均值73.8标准偏差0.255标准偏差0.150标准偏差0.509相对标准偏差2.70%相对标准偏差1.60%相对标准偏差0.69%标准值9.66标准值72.5扩展不确定度（包含因子k=2）0.69扩展不确定度（包含因k=2）4.80测试表明,对于低浓度样品200361,标准值为9.66 g
15、/L,其扩展不确定度（包含因子k=2）为0.69 g/L,连续流动分析法测试的结果均为满意;对于高浓度样品200355,标准值为72.5 g/L,其扩展不确定度（包含因子k=2）为4.8 g/L,连续流动分析法测试的结果也均为满意。实验还发现,批号为200361的标准样品两次测得的相对标准偏差分别为2.7%和1.6%,即当样品中挥发酚的浓度在标准曲线的低浓度范围时,标准曲线2（050 g/L）测得的精密度更好。2.4实际水样分析地表水样品采集后,贮于硬质玻璃瓶中,并及时加入磷酸酸化至pH4和每升样品中加入1 g硫酸铜,4 冷藏保存,24 h内进行测定。取采集好的地表水样品,采用连续流动分析仪法
16、和传统手工法分别进行6次平行测试,再将水样加入标准物质,同样采用2种方法分别平行测定6次。测试结果显示,2种方法测定的样品加标回收率分别为92%106%和90%102%,无显著性差异。测试结果统计如表4所示。表4加标回收测试数据汇总连续流动分析法传统手工分析法平行测定次数n测定值/gL-1加标后/gL-1平行测定次数n测定值/gL-1加标后/gL-110.001 40.006 710.001 20.006 020.002 20.007 020.001 60.006 330.002 10.006 530.002 10.006 040.001 50.006 540.001 50.006 650.002 10.007 250.001 20.006 660.002 20.006 560.001 60.006 0平均值0.001 9-平均值0.001 5-加标回收率92%106%加标回收率90%102%3结论与讨论本文对连续流动分析方法进行了实验,通过实验得出以表3（续）142建筑科技2023 年 第 3 期评估与检测Assessment And Testing下4点结论。（1）本次实验中进行了
