离子色谱法测定南海海水中的硝酸盐和磷酸盐及其对地球化学意义的初探

殷月芬 于怡 郑立 高国瑞 陈显尧

（国家海洋局第一海洋研究所生态中心，山东青岛 266061）

离子色谱法测定南海海水中的硝酸盐和磷酸盐及其对地球化学意义的初探

殷月芬 于怡 郑立 高国瑞 陈显尧

（国家海洋局第一海洋研究所生态中心，山东青岛 266061）

根据2010年“西太平洋海域海洋灾害对气候变化的响应”航次，从南海海域选取E断面4000m水深全层次站位，采用氧化银沉淀法，结合免化学试剂离子色谱技术分析了该站海水中的－N、－P的检出限分别为4.84和17.1μg／L，回收率分别为94.5%和101.2%，相对标准偏差（RSD）分别为0.27%和0.15%，结果令人满意。并对其地球化学意义进行了初步分析探讨，为南海及周边海域海洋环境的研究提供了基础数据。

南海海水；免化学试剂离子色谱；

1 前言

南海具有典型的边缘海特征，不仅与大洋水体如太平洋、印度洋不同，同时又与同样是边缘海的黄东海有很大的区域差别。为积累南海及周边海域海洋环境的基础数据，通过与南海及邻近海域相关国家的海洋科技合作，加强对南海海域海洋环境的了解与认识，科研工作者提出“西太平洋海域海洋灾害对气候变化的响应 ”项目，以提升对亚太地区海洋科学研究的影响力。

在航次调查过程中，营养盐等水文数据是合理理解海洋灾害形成机理及准确预测其长期变化特征和趋势的基础。在诸多营养盐分析测试技术中，离子色谱法因具有灵敏度高、检出限低、效率高等优点，已被广泛地应用。目前，离子色谱法应用于海水的测定虽然已经有一些相关的文献报道［1－2］，但由于海水的基体复杂，氯离子和硫酸根离子等容易对其他离子的测定造成干扰，一般情况下需要比较复杂的前处理，在用离子色谱法分析阴离子时排除氯离子干扰的有效方法是银柱法，但银柱价格较贵，成本较高，使得银柱法的使用在国内受到限制。以固体氧化银和氢氧化钡为沉淀剂，采用氧化银沉淀法排除氯离子和硫酸根离子的干扰。用此方法对海水处理后，再用免化学试剂离子色谱技术（Reagent Free Ion Chromatograph，RFIC）检测—N—P，结果令人满意，检测费用也大大低于银柱法。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

ICS－2000离子色谱仪（戴安中国有限公司），配抑制电导检测器，Chromeleon色谱工作站。

实验用水均为电阻率大于18.2MΩ·cm的超纯水。

2.2 样品前处理

海水样品取样后用0.45μm的滤膜过滤，密封在500mL的聚乙烯瓶中，冷冻保存，回到实验室解冻后进行测定。

取6mL海水样品放入10mL离心管中，加入0.3g氧化银，用玻璃棒搅拌，直到黑色氧化银全部转化成白色氯化银沉淀；继续加氧化银搅拌，直到充分搅拌后沉淀仍为黑色（表明氧化银已经过量）；再加0.06g氢氧化钡，继续搅拌8min，离心2min。取上清液，用0.22μm滤膜过滤去除AgOH溶胶。水样经过处理后，进样测定。

2.3 色谱条件

采用IonPac AG18保护柱，IonPac AS18 4mm分离柱，淋洗液KOH溶液（30mmol／L），流速1.0mL／min，柱温30℃，抑制电流75mA，进样量25μL。

3 结果与讨论

3.1 方法学考察

3.2 实际样品分析

图1 硝酸盐浓度与深度的关系Figure 1.Dependence of nitrate concentrations on the vertical distance from sea surface to the sampling site.

由图1可以看出，表层水的营养盐含量相当低，说明表层水中浮游植物的光合作用强烈，光合作用消耗了表层水中的大量营养盐，几乎消耗殆尽。另一方面，尽管下部水体中营养盐含量很高，但由于次表层跃层的存在，下部的营养盐不能迅速向上输送。这也造成南海开阔水域初级生产力低的原因。海洋表层几乎全被低氮海水所覆盖。由于海洋生物对硝酸盐的大量消耗，而缺乏补充来源，以至于表层营养盐被消耗殆尽［3］。

多数情况下海洋环境中的氮磷的比值不仅可以影响海洋浮游植物的种群结构也是水体中浮游植物受磷或氮限制的重要指标。由图2看出，表层水中氮磷比较低，主要是由于浮游植物等在生长过程中按N∶P＝15∶1的比例被消耗，下部的营养盐因为次表层的存在不能及时向上运输。底层水中氮磷比值较高，可能由于生物按N∶P＝15∶1摄取营养盐随着生物尸体下沉和氧化分解重新回归到海水中［4］。

图2 氮磷比与深度的关系Figure 2.Dependence of the nitrogen to phosphorus ratio on the vertical distance from sea surface to the sampling site.

4 结论

RFIC检测海水中氮、磷具有分析灵敏度高、方法简单、快速、稳定、操作方便等优点，而且高效、干扰小，其检出限、样品回收率达到实际海水分析要求，可用于快速检测海水中的阴离子，补充了航次调查营养盐分析数据，为积累南海及周边海域海洋环境基础数据提供了技术支持。

［1］Gu H N，Wang MH，Shen X，et al.Anion Chromatographic Method with Suppressed Conductance Detector for Simultaneous Determination ofand other Anions in Seawater［J］.Modem Scientific Instruments，2000（6）：40－42.

［2］Han Y Z.Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen Content in the Water Sample based on Ion Chromatography Method［J］.Journal of Anhui Agri，Sci，2010，38（3）：1385－1389.

［3］Yu H－ling，Lee Chen.Spatial and seasonal variations of nitrate－based new production and primary production in the South China Sea［J］.Deep－Sea Research I，2005，52：319－340.

［4］Yu H－ling，Lee Chen，Houng－Yung Chen b.Seasonal dynamics of primary and new production in the northern South China Sea：The significance of river discharge and nutrient advection［J］.Deep－Sea Research I，2006，53：971－986.

Determination of Nitrate and Phosphate in South Sea by Reagent Free Ion Chromatography and a Preliminary Study of Its Geochemical Significance

YINYuefen，YU Yi，ZHENG Li，GAO Guorui，CHENXianyao
（ResearchcenterofMarineecology，TheFirstInstituteofOceanography，State OceanAdministration（SOA），Qingdao，Shandong266061，China）

We determined nitrate and phosphate concentrations of the sea water samples collected from the section E of South China Sea，which is 4000meter deep at full－level stations，during the voyage in 2010for“Investigation on the Response to Climate Changes Caused by marine Hazard in the Western Pacific（Rose）”.The concentration ofandin the sea water samples were analyzed by silver oxide precipitation method together with reagent free ion chromatography technique.The limits of detection forandwere 4.8and 17.1μg／L，respectively.The recoveries forandwere 94.5% and 101.2%，respectively.The relative standard deviations forandwere 0.27%and 0.15%，respectively.In summary，the results is satisfactory.A preliminary study on the geochemical significance of the determination of nitrate and phosphate concentrations of the sea water was conducted，which is expected to provide basic data for the research on marine environment of South China Sea and its surrounding waters.

the south china sea；reagent free ion chromatography；nitrate；phosphate

殷月芬，女，高级工程师，主要从事海洋环境分析工作。E－mail：yinyuefen＠fio.org.cn

O657.7＋5；TH833

A

2095－1035（2012）03－0015－03

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.03.004

2012－07－06

2012－07－18

西太平洋海域海洋灾害对气候变化的响应。