基于连续流动分析仪测定海水中挥发酚的方法研究

姜双城，陈宇锋，陈财珍，郑惠东，吴立峰，钱小明，席英玉，杨妙峰，郑盛华，颜聪毅，林永青，林 娇，罗冬莲

(福建省水产研究所，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013)

基于连续流动分析仪测定海水中挥发酚的方法研究

姜双城，陈宇锋，陈财珍，郑惠东，吴立峰，钱小明，席英玉，杨妙峰，郑盛华，颜聪毅，林永青，林 娇，罗冬莲*

(福建省水产研究所，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013)

为优化海水中挥发酚的检测工作，也为今后本方法的标准化提供科学依据，并为检测机构的科技人员测定海水中挥发酚的工作提供参考，研究采用SKALAR San++型连续流动分析仪在线测定海水中的挥发酚。实验结果表明：在0～0.100 mg/L线性区间内，该方法具有较高的精密度和准确度，其最低检出限为0.002 mg/L；采用该方法和经典方法同时测定4个样品，测定结果相对标准偏差为2.21%～4.65%，均小于5%，表明两种方法结果无显著性差异。研究表明该方法快捷、简便和绿色环保，值得进一步研究、推广和应用。

连续流动分析；挥发酚；方法

随着工农业的迅速发展，尤其是石化产业布局在我国沿海地区的辽宁、山东、江苏、广东和海南等省份，沿海地区某些海水水域受到了一定程度的潜在威胁，这可能对海洋生态以及海水养殖造成潜在的危害。虽然天然海水中一般不含酚类化合物，但受到某些工业废水，如焦化、煤气制造、石油精练、木材防腐、造纸及石油化工所排放的工业废水污染后，海水中可被检出酚类化合物。海水水质标准(GB 3097—1997)将挥发酚列为必检项目，规定了相应各类水质的标准限量值，因此挥发酚是一种重要的水质检测指标，目前河口、近岸海域水体中挥发酚的测定传统上采用4-氨基安替比林显色和三氯甲烷(CHCl3)萃取的方法。《海洋监测规范》(GB17387.1—2007)[1]规定，海水中挥发酚的测定必须在样品采集后24 h内完成，由于传统方法需要人工进行蒸馏和萃取过程，费时费力，易引起蒸馏爆沸，很难实现大批量样品在24 h内完成分析要求，而且CHCl3本身毒性较大，既不安全又易造成二次污染，因此为了应对石化产业带来的潜在风险，急需制定快速有效、定量准确的挥发酚检测方法，提高工作效率，为我国沿海海洋环境保护提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 方法原理

在酸化条件下，样品中的挥发酚通过在线蒸馏装置释放出来，被氧化剂碱性铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}氧化，生成醌类物质，该物质与4-氨基安替比林反应形成黄色的缩合物[1]，可在505 nm下比色测定，其响应值与样品中挥发酚的浓度成正比。

1.2 工作原理

SKALAR San++型的连续流动分析仪，是在稳态化学反应的基础上，采用气泡间隔流动分析方法，将手工操作简化成仪器自动操作的过程。通过仪器的蠕动泵挤压弹性聚乙烯泵管，呈负压状态的试剂泵管将试剂和样品定量吸入管路系统，分析过程中引入空气泡间隔，进行稀释、加样、混合、分离干扰(透析、蒸馏)和加热等反应，待显色完全后，进入相应检测器检测，再通过数据处理系统将计算结果打印出来。具体的流程图如图1所示。

1.3 仪器、试剂及标准

1.3.1 仪器

荷兰SKALAR San++连续流动分析仪(包含100位自动进样器、高精度蠕动泵、挥发酚化学分析模块、分光光度计、Flow Access分析软件)；冷却水循环装置(DC-0506)，上海衡平仪器仪表厂；纯水器(MilliporeA10)，法国密理博仪器有限公司；超声波清洗仪(UP 50)，南京垒君达超声电子设备有限公司。

1.3.2 试剂及标准溶液

分析时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，实验用水为新制备的无酚水。所用的试剂和超纯水需要超声震荡15～30 min 除泡。

1)磷酸溶液：1+9

量取85%磷酸50 mL，加入300 mL 无酚水， 稀释至500 mL，每天新鲜配制。

2)4-氨基安替比林：ρ=0.65 g/L

称取130 mg 4-氨基安替比林C11H13N3O溶于200 mL无酚水中，加入Brij35混合均匀。提前1 d配制，用棕色瓶装，放冰箱可保存3 d。

3)氢氧化钾(KOH)：ρ=56 g /L

称28.0 g氢氧化钾，加入200 mL 无酚水，稀释到500 mL。

4)铁氰化钾溶液：ρ=2 g/L

称0.4 g K3[Fe(CN)6]、0.6 g硼酸和1.0 g氯化钾溶于200 mL无酚水中，用3)配制的KOH溶液调节pH值至10.3。每天新鲜配制，用棕色瓶装，避光。

5)取样器清洗液

尽量与标准使用液的基质一致，降低基质误差。

6)苯酚标准贮备液：ρ=500 mg/L

直接使用环保部或国家标物中心制备好的高浓度的酚类标准物质(500/1 000 mg/L，以苯酚计)，按照使用说明予以稀释。

7)苯酚标准中间液：ρ=10.0 mg/L

吸取6)苯酚标准贮备液1.00 mL，稀释到100 mL的容量瓶中，制得10.0 mg/L中间液。

8)苯酚标准使用液：ρ=1.00 mg/L。

取10.0 mL的7)中间液稀释到100 mL容量瓶中，完成1.00 mg/L的标准使用液的配制。

2 结果与讨论

2.1 挥发酚测定标准工作曲线

采用国家标准物质研究中心所生产的挥发酚(ρ=500 mg/L)标准溶液，逐级稀释成ρ=1.00 mg/L的标准使用溶液，再用0.1%硫酸铜溶液配制成浓度分别为0、0.005、0.010、0.020、0.050、0.080、0.100 mg/L等 7个标准浓度。结果见表1。

表1 挥发酚标准曲线

通过多次测试表明，在2～100 μg/L范围内，相关系数均大于0.999 0，多数可达0.999 9，本方法具有很好的线性关系，曲线方程为Y(峰高)=341 841.782 5C(浓度，mg/L)-467.820 52。

2.2 检出限的测定

按照美国环境保护协会(EPA)[2]的规定检出限(MDL)测定，至少要测定7个重复的低浓度加标样品，计算公式：

检出限(MDL)=S×t(n-1,1-a=0.99)

式中，n为重复测定加标样品数；S为n次加标测定浓度的标准偏差(Std)；t为自由度为(n-1)时Std相对应的t值(可查表得到)；1-a为置信水平。

按照EPA的规定，加标浓度为预期检出限1～5倍，同时加标样品的响应信号还要能够从背景噪声中分辨出来，考虑精密度与浓度有关，MDL的值大于加标浓度1/10。本文的加标浓度为0.008 mg/L，水样进行11次重复测定，查表可知t=2.821，计算公式为MDL=2.821×标准偏差(Std)，经测定和计算，分析结果见表2。

表2 检出限分析测定结果

通过计算可知，连续流动分析法(荷兰SKALAR San++)的检出限为0.002 mg/L，而中国环境保护标准HJ 503-2009(水质挥发酚测定 4-氨基安替比林分光光度法)的检出限为0.01 mg/L，经比较可知，连续流动分析法优于4-氨基安替比林分光光度法。

2.3 精密度检验

分别用不同浓度标准溶液和实际河口区水样对仪器进行精密度的检验，结果见表3。

表3 精密度测定结果

从表3可看出，仪器的测定数据相对标准偏差分别为2.79%、0.36%和4.98%，均小于5%质控标准，可见使用连续流动分析仪测定挥发酚重现性和稳定性均能满足质控要求。

2.4 准确度的检验

准确移取10 mL环保部环境友好中心研制的挥发酚标样，浓度为0.060 mg/L，不确定2%，用连续流动分析仪连续测量6次，其结果分别为：0.061、0.061、0.060、0.060、0.061、0.060 mg/L，平均值为0.060 mg/L，完全符合(0.060±0.012)mg/L的质控要求。

2.5 回收率的测定

沿着漳江径流的方向，按照盐度变化，采集六个未知水样，水样1、水样2、水样3、水样4、水样5和水样6分别为不同盐度(S)的近岸海水，加入5.00 mL 0.100 mg/L标准溶液，并定容到50.0 mL，即加标量的浓度为0.010 0 mg/L，同时测定原样品本底浓度和加标后浓度，取2次测定的平均值，所得结果见表4。

表4 加标样品回收率

从表4可以看出，近岸海水样品的回收率在70%～110%之间，符合海水监测质量控制标准(GB17378.2—2007)[3]的质控要求，仪器的准确度满足实验室的质量要求。

2.6 流动分析法与经典方法比较

分别选取淡水、地表水和近岸海水样品，采用经典标准方法4-氨基安替比林萃取分光光度法(HJ 503—2009)[4]和连续流动分析法进行比较，结果取2次测定的平均值，两种分析方法结果见表5。

可以看出，同时用连续流动分析法与经典分光光度法测定4个样品的测定结果相对标准偏差分别为4.33%、4.65%、2.21%、3.08%，均小于5%，两种方法的测定结果无显著性差异。

表5 挥发酚两种监测方法比对实验结果表

注：采样点位标记为1、2、3和4等，采样地点保密。

Note：The sampling points were labeled as 1，2，3 and 4，and the sampling site was confidential.

3 结论与注意事项

3.1 结论

通过此次实验分析可知，SKALAR San++型连续流动分析仪测定挥发酚的检出限为0.002 mg/L，精密度的相对标准偏差<5%，准确度良好，0.010 0 mg/L加标量的加标回收率在70%～110%之间，由此可知，上述仪器测定挥发酚的检出限、精密度、准确度和加标回收率均能满足实验室质控要求。

连续流动分析法测定1个水样时间为3.0 min，完成在线蒸馏、碱性铁氰化钾氧化、与显色剂显色和测定等流程，而传统的萃取分光光度法需要1.5 h，因此连续流动分析法可快速检测样品。并且该方法还具有样品和试剂消耗量少等优点，其各类性能质控指标均不低于传统的化学分析方法[5]，且不需要用到三氯甲烷，是一种绿色环保的分析方法，特别适用于大批量常规样品的分析，值得进一步推广应用。

由于连续流动分析法(CFA)是在流动注射(FIA)基础上发展起来的，起步较晚。研究可知，采用 SKALAR San++型连续流动分析仪在线测定海水中的挥发酚，不仅优化了海水中挥发酚的检测工作，也提高了环境监测服务效率。研究结果可为检测机构的科技人员测定海水中的挥发酚工作提供参考，也为今后本方法的标准化提供科学依据。

3.2 注意事项及干扰的消除

氧化剂、油类、硫化物、有机或无机还原性物质和苯胺类干扰挥发酚的测定，消除方法如下：

1)氧化剂的消除：吸管吸1滴样品滴于淀粉-碘化钾试纸上，若试纸变蓝，说明存在氧化剂，可通过加入硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)去除。

2)硫化物的消除：采集的样品中有明显的黑色沉淀时，取1滴样品滴在乙酸铅试纸上，若试纸变黑，表明有硫化物存在。此时，向样品继续加磷酸，并置于通风橱内进行搅拌曝气，直至生成的硫化氢完全逸出。

3)甲醛、亚硫酸盐等有机或无机还原性物质的消除：分别取适量样品于分液漏斗中，加硫酸溶液(H2SO4，1+4)使溶液呈酸性，再依次加入50、30、30 mL 乙醚(C4H10O)，萃取样品中的挥发酚，合并上述3个乙醚层，并新置于1个分液漏斗中，分次加入4、3、3 mL氢氧化钠溶液(NaOH，100 g/L)反萃取，直至酚类全部转入氢氧化钠溶液中。合并碱萃取液，放入干净烧杯中，置水浴上加温，去除残余乙醚，然后用无酚水将碱萃取液稀释；同时用无酚水做1份空白对照实验。

4)油类的消除：静置样品，分离出浮油，按照3)消除操作步骤进行。

5)苯胺类的消除：一般在酸性(pH<0.5)条件下，通过预蒸馏分离，消除苯胺类干扰。

6)其它注意事项：由于此仪器管路比较精细，容易产生管路堵塞的问题，若水样中含有比较高的悬浮物、藻类等物质，可对水样进行预过滤，消除颗粒物。4-氨基安替比林对反应影响很大，为关键试剂，要保证试剂纯度够高。在分析过程中，保证流通池的二次进样管没有气泡，分析结束后，需用无酚水清洗管路10 min。若长期不使用，需定期用1 mol/L盐酸溶液清洗管路15 min，防止长菌，再用无酚水清洗管路30 min。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 17378.1—2007 海洋监测规范海洋监测规范 第1部分：总则[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]魏复盛.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京：中国环境科学出版社，2002：458-464.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 17378.2—2007海洋监测规范 第2部分：数据处理与分析质量控制[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4]中华人民共和国国家环境保护部.HJ 503—2009水质挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

[5]肖文，余萍.间隔流动分析和流动注射分析在环境监测中的应用[J].环境科学动态，2003，(1)：39-41.

Study and analyze on volatile phenols in seawater with continuous flow analyzer

JIANG Shuangcheng，CHEN Yufeng，CHEN Caizhen，ZHENG Huidong，WU Lifeng，QIAN Xiaoming，XI Yingyu，YANG Miaofeng，ZHENG Shenghua，YAN Congyi，LIN Yongqing，LIN Jiao，LUO Donglian*

(Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province，Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources，Fisheries Research Institute of Fujian，Xiamen 361013，China)

The detection of volatile phenol in sea water was optimized by continuous flow analyzer method.The results of this study could provide scientific basis for the determination of volatile phenol in sea water for scientific and technical personnel of testing agencies，and provide a scientific basis for the standardization of this method.The experimental results showed that this method had high precision and accuracy in the linear range of 0～0.100 mg/L，the minimum detection limit was 0.002 mg/L.The range of relative standard deviation was 2.21%～4.65%，which were all less than 5%(standard requirement).There was no significant difference between continuous flow analysis method and classical method.The method was fast，simple and environmental protection，and it would be worth to further study and application.

continuous flow analysis；volatile phenols；method

2016-10-27 资助项目：福建省科学技术厅公益专项(2015R1003-12)；国家海洋局海洋公益性行业科研专项(2010050012-2)、(201305043-4)和(201505034-4) ；福建省海洋经济创新发展区域示范项目(2014FJPT01)；厦门南方海洋研究中心项目(14PZY017NF17).

姜双城(1980-)，男，硕士，助理研究员，主要从事海洋与渔业生态环境方面的研究.E-mail：2001082011@163.com

罗冬莲(1969-)，女，教授级高工，主要从事渔业环境生态研究工作.E-mail：luodl@fjscs.ac.cn

X522

A

1006-5601(2017)02-0132-07

姜双城，陈宇锋，陈财珍，等.基于连续流动分析仪测定海水中挥发酚的方法研究[J].渔业研究，2017，39(2)：132-138.