海水中总磷测定方法的改进研究

殷小琴+张静波+李冰

摘要：针对目前海水测定方法《海洋监测规范GB17378.4-2007》总磷测定样品前处理方法存在的不足，分别用微波消解炉和蒸汽灭菌器进行了消解试样，采用过硫酸钾-钼酸铵分光光度法测定了海水中总磷含量，并对测定结果进行了对比。结果表明：微波消解法比原蒸汽灭菌消解法操作简便快捷，节省时间；准确度、精密度等均能符合海洋监测规范要求，尤其适合进行大批量的样品测定。

关键词：海水总磷；消解方法；蒸汽灭菌器；微波消解炉

1 引言

海水中磷是生物生长所必须的营养元素之一，水体中磷含量过高会造成藻类过度繁殖而使水质变坏、水体富营养化，使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮[1]，因此对于磷的各种形态测定是海洋环境监测的重要分析项目。目前海洋环境监测中关于磷的测定项目主要有总磷、活性磷酸盐，其中活性磷酸盐的测定方法比较成熟，不再赘述。海水总磷的监测主要按照《海洋监测规范》GB17378.4-2007[2]规定进行，具体参照《海洋调查规范》GB/T12763.4-2007[3]总磷测定方法。该方法消解时间长，操作繁琐，不适合当前快速高效、样品量大的海水总磷监测。该方法将消解器改为微波消解炉，采用过硫酸钾氧化-钼酸铵分光光度法测定海水中总磷含量，优化了实验条件，并对两种消解方法结果进行了对比。

2 材料与方法

2.1 试验原理

海水样品在酸性和110～120℃条件下用过硫酸钾氧化，有机磷化合物被转化为无机磷酸盐，无机聚合态磷水解为正磷酸盐。消化过程产生的游离氯，以抗坏血酸还原。消化后水样中正磷酸盐与钼酸铵形成磷钼黄。在酒石酸锑钾存在下，磷钼黄被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物磷钼蓝，于882nm波长处进行分光光度法测定。

2.2 仪器

试验室常用设备；TU-1901紫外分光光度计；CEM MARS微波消解炉（配套聚四氟乙烯密封消解罐）；压力蒸汽灭菌器；50 mL具塞磨口比色管。

2.3 试剂

过硫酸钾溶液50 g/L：溶解5 g过硫酸钾于水中，稀释至100 mL。抗坏血酸溶液100 g/L：溶解10 g抗坏血酸于水中，稀释至100 mL。贮于棕色瓶中，用时现配。钼酸盐混合溶液：溶解13 g钼酸铵于100 mL水中；溶解0.35 g酒石酸锑钾于100 mL水中；在不断搅拌下把钼酸铵溶液缓缓倒入300 mL（1+1）硫酸中，再加入酒石酸銻钾溶液混合均匀。磷标准贮备液：浓度为100 mg/L （国家标准物质中心配制）；磷标准使用液10 mg/L：准确量取0.50 mL磷标准贮备液，稀释至50 mL；所有实验用水均为去离子水。

2.4 分析步骤

2.4.1 原分析方法

（1）标准工作曲线绘制。

取6只50 mL具塞磨口比色管，分别加入0.00、0.50、1.00、0.5、1.0、2.0 mL磷标准使用液，加水约至25 mL摇匀。

（2）过硫酸钾消解。

分别向上述6个试样中加入2.5 mL过硫酸钾溶液混匀加盖后扎紧，放在大烧杯中置于压力蒸汽灭菌器中加热，压力控制在1.1～1.4 kPa，温度120～124℃，保持30 min，然后停止加热，自然冷却至压力为零后打开放冷，用水稀释至50 mL刻度线。

（3）向试样中先后分别加入1 mL抗坏血酸，2 mL钼酸盐混合溶液，摇匀。显色10 min后，在TU-1901紫外分光光度计上，用10 mm比色皿，以水作参比，882 nm波长下测量吸光值。

（4）水样的测定。

量取25.0 mL海水水样于50 mL具塞磨口比色管，加入2.5 mL过硫酸钾溶液加盖，测定水样吸光值，同时扣除空白试验的吸光值。空白试验用纯水代替水样。

2.4.2 改进的分析方法

（1）样品消解。

量取25 mL水样，加入4.0 mL过硫酸钾溶液，轻轻摇动消解罐混匀溶液，先盖上内盖，再外盖旋紧，把消解罐均匀放在微波消解炉负载盘周围，选用800 W功率，温度110℃，升温时间10 min，保持时间8 min开始消解，消解结束取出消解罐用水冷却，然后将消解液转移至50 mL比色管中，用纯水洗涤消解罐内壁及内盖，洗涤液也转入比色管中，用纯水稀释至50 mL刻度线。空白实验用纯水代替水样。

（2）分别向每份消解液中加入1 mL抗坏血酸溶液，混匀，30 s后再分别加入2 mL钼酸盐混合溶液，混匀。

室温下显色5 min后，在TU-1901紫外分光光度计上，用10 mm比色皿，以水作参比，700 nm波长下测量吸光值，同时扣除空白试验的吸光值。

2.5 计算

总磷含量以C（mg/L）表示，计算公式为：

C=mv，

式中，m为水样测得磷的含量（mg/L）；

v为水样体积（L）。

3 结果与讨论

3.1 工作曲线绘制

规范方法中总磷的工作曲线与样品进行相同的预处理，但在实际应用中发现，标液工作曲线消解与否跟标准曲线相比并无明显差异（表1），试验结果表明标液消解与否对曲线无显著差异，两者相关系数≥0.999，斜率偏差≤2.2%，截距∣a∣≤0.005符合质控要求，因此工作曲线可以省去消解步骤，直接使用标准曲线即可。

3.2 微波消解温度、压力的选择

海水样品的消解根据消解罐的数目调整消解功率，1～2个罐子选300 W，3～6个罐子选600 W，7个以上选800～1200 W，试验方法功率选用800 W。参照微波炉及微波密封消解罐使用说明书，结合海水总磷消解温度，试验方法选用110℃的消解温度即能满足试验要求。

3.3 微波消解时间的选择

对消解4～20 min时间进行试验，见图1，在4～20 min时间范围内，对同一浓度的磷标准使用液进行消解，当温度达到110℃开始计时，分别计时4、6、8、10、12、15、20 min的消解反应时间，结果表明当消解时间达到8 min后，吸光度随消解时间的延长变化不大，故选择最佳消解时间为8 min。原方法中消解时间为30 min，微波消解能节省22 min。

3.4 改进方法的精密度

分别采集贝类增养殖区6个不同点位的海水样各500 mL于聚乙烯瓶中，加入1.0 mL体积分数为50%的硫酸溶液混匀，水样分别记作1#，2#，3#，4#，5#，6#，按照前述分析步骤，分别进行6次平行测定，求相对标准偏差。结果见表2。

3.5 改进方法的准确度

在已知浓度的水样中加入三种不同浓度的磷标准溶液，分别进行加标回收率试验。结果见表3。

由表2、表3可见，用微波消解法测定海水中总磷，其相对标准偏差≤3.5%，加标回收率在96.5.0%～101.7%之间。

3.6 兩种方法水样测定结果对比

为了检验微波消解法的准确有效，另取紫菜增养殖区6个点位海水样品，分别记为1#，2#，3#，4#，5#，6#样，分别进行微波消解和高压灭菌器消解对比测试，总磷的测定结果见表4。

将表4的测定结果进行t检验，取置信度 p=0.95（α=0.05），两种消解方法测定结果对比的t值计算结果分别为：0.35，0.57，1.22，0.77，1.47，0.64，查t表，α=0.05=2.228（自由度f=6+6-2=10），t计算

4 结语

微波消解预处理法是快速高效测定海水总磷的有效方法。该方法比原方法分析时间大大缩短（工作曲线无需消解，样品消解时间缩短至8 min）；微波消解可同时消解48个样品，适合大批量的样品测定，在满足精密度、准确度的前提下，可代替原监测规范中水样的预处理方法。

参考文献：

[1]齐文起，陈 光，孙宗光，等.总氮、总磷监测中存在的有关问题[J ].中国环境监测，2005，21（02）；31～35.

[2]中国国家质监局.海洋监测规范第4部分：海水分析：GB17378.4-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]中国国家质监局.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.