1、DOI:10 3969/j issn 1674 6732 2023 01 010海水总磷高效快速测定方法的优化研究邝春议1，2，韦明肯1，孙巍1*，李长秀1，陈心如1，朱颖1，李嘉敬1，卢勇杰1(1 广东石油化工学院，广东茂名525000;2 喀什大学生命与地理科学学院，新疆维吾尔自治区喀什844000)摘要:海水总磷(TP)是海洋生态环境的重要监测指标，传统的海水 TP 测定方法为国标法 海洋调查规范 海水总磷测定 过硫酸钾法(GB/T 12763 42007)，目前许多海域水体 TP 质量浓度均超出国标法的检测范围，在检测过程中需要进行稀释，过程烦琐且易影响测定结果的准确性，常用的其他方法
2、也存在不适用于 TP 的快速连续测定且测定成本较高的问题。基于过硫酸根离子氧化磷化合物生成磷酸根离子的原理，探究海水 TP 测定的反应体系的影响因素，研究结果表明:过硫酸钾质量浓度为40 g/L，抗坏血酸质量浓度为54 g/L，钼酸铵质量浓度为37 5 g/L，酒石酸氧锑钾质量浓度为 1 75 g/L，消解时间为 30 min，为小体系海水 TP 测定新方法的最佳反应条件。通过正交验证及 F 与 t 检验，证明所建立的海水 TP 测定新方法与国标法的测定结果具有较高的拟合度。此外，TP 测定新方法的浓度上限为 28 8 mol/L，与国标法相比，提高了 4 5 倍。新方法反应体系小，检测浓度范
3、围广，能够减少检测过程中因梯度稀释步骤带来的误差，方法准确性高，为海水TP 的测定提供了新的选择。关键词:海水;总磷;过硫酸钾消解法;钼酸铵分光光度法中图分类号:X834文献标志码:B文章编号:1674 6732(2023)01 0061 07收稿日期:2022 03 04;修订日期:2022 04 16基金项目:国家自然科学青年基金资助项目(42006137);广东省基础与应用基础研究基金项目(2022A1515010539);广东石油化工学院人才引进项目(2019rc108);高位池海水养虾尾水无害化处理示范项目(茂农函 2019 440 号);广东石油化工学院教育教学改革研究基金资助项目
4、(2021JY29);大学生创新创业训练计划项目(73321101，73321187，73322049，73322094)作者简介:邝春议(2000)，女，在读研究生，从事养殖污染水体修复研究工作。*通讯作者:孙巍E-mail:weiyu2005126 comStudy on Optimization of High Efficiency and Fast Determination Method for the TotalPhosphorus in SeawaterKUANG Chun-yi1，2，WEI Ming-ken1，SUN Wei1*，LI Chang-xiu1，CHEN Xin-
5、ru1，ZHU Ying1，LI Jia-jing1，LU Yong-jie1(1 College of Biological and Food Engineering，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming，Guangdong 525000，China;2 College of Life and Geographic Sciences，Kashgar University，Kashgar，XinjiangUygur Autonomous egion 844000，China)Abstract:Total phospho
6、rus(TP)is an important monitoring indicator of marine ecological environmentThe traditionaldetermination method of TP in seawater is the national standard method:Specifications for oceanographic survey-Part 4:Survey ofchemical parameters in sea water-14:Determination of total phosphorus(Potassium pe
7、rsulfate oxidation method)At present，theconcentration of TP in seawater sometimes exceeds the scope of national standard detection and the dilution process is inevitable，which could be complex and affect the accuracy of the measurement results Most of the other commonly used methods are high costand
8、 not suitable for rapid continuous measurement of TP In present study，we explored the influencing factors of the reaction systemfor the TP determination in seawater based on the theory of oxidation of phosphorus compounds as the principle of phosphate ions bypersulfate The results showed that the op
9、timum reaction conditions for the TP determination in seawater with small reaction systemwas when the concentrations of potassium persulfate，ascorbic acid，ammonium molybdate and antimony potassium tartrate wererespectively 40，54，37 5 and 1 75 g/L，and the digestion time was 30 min In this study，ortho
10、gonal verification combined with Fand t tests proved that this newly established method for the TP determination in seawater fitted well with the measurement results of16第 15 卷第 1 期2023 年 1 月环境监控与预警Environmental Monitoring and ForewarningVol 15，No 1January 2023the national standard method In additio
11、n，the upper limit of the concentration range was 28 8 mol/L based on new method of TPdetermination，which was 4 5 times higher than that of the national standard method This method exhibits advantages in smallerreaction system，wider range of detection concentrations，and avoids errors caused by the gr
12、adient dilution step during theconventional detection process，providing new options for the TP determination in seawaterKey words:Seawater;TP;Potassium persulfate digestion method;Ammonium molybdate spectrophotometry0前言磷元素(P)是海洋生产力的基础，是海洋生物生长的重要营养元素1，影响和牵制着海洋发展。磷元素在海洋水体中的主要存在形式有非溶解性的悬浮性颗粒磷、溶解性有机磷和溶解
13、性无机磷。悬浮性颗粒磷主要有悬浮性粒状有机磷和泥沙黏土颗粒胶体吸附的磷 2 种存在体;溶解性有机磷主要为胶态有机磷;溶解性无机磷主要为磷酸盐，包括多磷酸盐和胶态无机磷2。海水总磷(TP)是指存在于海水中的悬浮性颗粒磷、溶解性有机磷和溶解性无机磷等含磷物质的总和。人类对生态环境的影响不断加剧，导致海水中含磷量过高，浮游生物繁殖旺盛，水体发臭，透明度降低，这一系列的水体富营养化现象严重危及了海洋生物生存和生态环境3 4。南海海域海水中 TP质量浓度为 0 003 0 007 1 mg/L5;哈素海水中TP 平均质量浓度为 0 162 mg/L6。以上海域水体 TP 质量浓度均超出国家标准 海洋调查
14、规范 海水总磷测定 过硫酸钾法(GB/T 12763 42007)(以下简称“国标法”)的检测范围，在检测过程中往往需要对样品进行稀释，导致测定过程烦琐，影响测定结果的准确性。目前海水中 TP 的测定可概括为 2 部分:样品前处理和样品测定分析7。样品前处理方法包括:过硫酸钾消解法、微波消解法、光催化法、超声波消解法等8 12;样品测定分析方法包括:钼酸铵分光光度法、流动注射 钼酸铵分光光度法、光谱法、色谱法等13 17。这些方法普遍存在不适用于快速连续测定、成本高昂等问题。样品前处理方法和样品测定分析方法比对见表 1。针对目前海水 TP 测定方法存在的缺点，现基于过硫酸根离子氧化磷化合物生成
15、磷酸根离子的原理，利用较为小巧的消解仪代替传统的灭菌锅进行消解，优化海水 TP 测定的影响因素(氧化剂浓度、还原剂质量浓度、显色剂质量浓度、消解时间)，并以国标法为参考，通过线性拟合、正交验证、置信度为 95%的 F 检验、置信度为 95%的 t 检验等统计学方法，验证方法的准确性与精密度，从而建立一种简便、高效、快速且成本较低的海水 TP的测定方法(以下简称“新方法”)。表 1样品前处理方法和样品测定分析方法比对方法优点缺点参考文献前处理过硫酸钾消解法技术成熟不适用于连续测定 7微波消解法可快速消解成本高 8 9光催化消解法 可快速批量消解成本高 10超声波消解法 可常温常压操作且成本不高需
16、要其他辅助条件 11 12测定分析钼酸铵分光光度法成本低不适用于批量分析 7流动注射 钼酸铵分光光度法操作简单测定结果不稳定 13光谱法可快速批量测定成本高 14 15色谱法灵敏度高，适用于痕量分析成本高 16 171材料与方法1 1仪器与试剂1 1 1仪器UV 1800PC 型紫外分光光度计(上海美谱达仪器有限公司);紧固式 LX B35L 自控压力蒸汽灭菌锅(成都宜恒实验仪器有限公司);LH 25A型智能多参数消解仪(北京连华科技公司)，加热速度为 10 min 内升至 165，温度范围为 45 190，定时范围为 1 min 96 h;18 mm 250 mm消解管(北京连华科技公司)。1 1 2试剂磷酸二氢钾(KH2PO4，A，天津市永大化学试剂有限公司);三氯甲烷(CHCl3，A，西陇科学股份有限公司);过硫酸钾(K2S2O8，A，上海沃凯生物技术有限公司);抗坏血酸(C6H8O6，A，天津市大茂化学试剂厂);硫酸(H2SO4，A，西陇科学股份有限公司);钼酸铵(NH4)6Mo7O244H2O，A，天津市大茂化学 试剂厂;酒石酸氧锑钾(KSbOC4H4O61/2H2O，A，天