总氮是衡量水体富营养化的重要指标。本文以QuikChem 8500流动注射分析仪为平台，进行精密度试验、准确度试验和检出限试验，并用数理统计的方法F检验和t检验与手工消解法进行比较，从理论上验证该方法的可行性。

总氮是衡量水体富营养化的重要指标。目前我国测定总氮的主要方法是（HJ 636—2012水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法），此方法需经过高压消解，温度和时间难以控制，存在费时、误差大、操作繁琐等问题，且不能满足大批量连续分析，尤其是HJ 636—2012代替GB 11894—89后，增加了氢氧化钠和过硫酸钾的含氮量要求及含氮量测定方法，这对试剂提出了更高的要求并使操作过程更为复杂。而流动注射分析法（FIA）是近几年国内发展起来的一种分析技术。许多发达国家已经在环境监测方面使用。本文以QuikChem 8500流动注射分析仪为平台，通过大量的精密性、准确性和比对实验来研究其在水质总氮测定中的应用，得出该方法具有分析速度快、重现性好、检出限低、精密度和准确度较高等优点。

流动注射分析仪

原理

流动注射分析技术，其原理主要是在封闭的管道中将一定体积的试样注入到连续流动无空气间隔的适当载流溶液中，试剂和试样在混合圈中进行反应，并输送至检测器，从而根据相应关系得出相应浓度。

仪器结构

采用美国Lachat公司生产的QC8500流动注射分析仪，主要由以下几部分组成：自动进样器、多通道蠕动泵、进样阀、反应模块和模板、流通池、检测器和数据处理系统。对于总氮还配备了样品预处理模块，这样就使样品无需复杂的前处理就可以进行检测，实现了从分析检测到数据处理的全过程自动化。

实验部分

QuikChem 8500流动注射分析仪测定水中总氮的原理

用在线碱性过硫酸盐/紫外氧化方法，配合90℃的高温，将含氮化合物中的氮氧化为硝酸根，此消解步骤完成于水样进入进样阀之前。消解完成以后，使水样通过一个镀铜的镉柱使生成的硝酸根被定量地还原为亚硝酸根。在酸性条件下，亚硝酸根（被还原的硝酸银）与磺胺产生重氮化反应，生成重氮离子，此重氮离子会与萘乙二胺盐酸盐结合产生一种紫色物质，在540nm处有最大吸收，此物质的浓度与水样中原来的总氮浓度成正比。流动注射分析仪测定水中总氮的方法是10-107-04-3-A（欧陆科仪中国有限公司内部方法编号）。

主要试剂及标准溶液

用去离子水配制所有溶液，为了防止形成气泡，全部溶液都必须用氦除气，标准溶液除外。

氯化铵缓冲液：称取85.0g氯化铵（NH4CL）、4.0g二水乙二胺四乙酸二钠（Na2EDTA.2H2O）溶解于800ml去离子水中，摇匀，定容至1000ml。使用13mol/L NaOH溶液将其pH值调节至8.5。

磺胺显色剂:称取40.0g的磺胺和1.0g N-(1-萘基)-乙二胺盐酸盐(NED)，加入100ml 85%的磷酸(H3PO4) 和600ml去离子水，搅拌30min以使所有物质溶解完全，最后定容至至1000ml。储存于棕色瓶中，如果发现该溶液的颜色变成粉色，则必须丢弃。

过硫酸盐和硼酸盐：称取10g过硫酸钾(K2S2O8)和8.75g 十水四硼酸钠(Na2B4O7.10H2O)溶于900ml去离子水中，使用电磁搅拌器搅拌将所有物质溶解完全，最后定容至至1000ml。搅拌时在水浴中温热该溶液帮助溶解。

偏重亚硫酸钠：称取2.5g偏重亚硫酸钠(Na2S2O5)，加入900ml去离子水，使用电磁搅拌器搅拌使所有物质完全溶解，最后定容至至1000ml。混匀。每星期制备。

1000mg/L硝酸盐氮标准溶液（中国计量科学研究院，编号SZ2SRGNO3）。使用时，在1?L的容量瓶中加入10ml标准溶液(1000mg/L )，用去离子水稀释至刻度，即为10mg/L标准使用液。此溶液的有效期为一周。

系统参数设定

QC8500数据系统参数：样品分析速度40个/h；泵速35r/min；周期时间90s；峰基线宽度62s；注入到峰的起始时间15s；进样针清洗的最少时间19s；进样针在样品内的时间60s；装载时间25s；装载周期30s；注入周期60s；样品到达第一个阀的时间200s；滤光片波长540nm。

测定步骤

配制试剂和标准溶液；

设定好仪器的系统参数；

向所有试剂管路中泵入去离子水，检查是否有泄漏、液体流动是否顺畅；然后将试剂泵入相应的管路，使系统达到稳定直到可以测到稳定的基线；

将样品管和标准溶液管放在自动进样器的相应部位，输入数据系统需要的信息，例如：浓度、重复次数、质量控制步骤等；

试剂基线平稳后，运行总氮程序，FIA进入自动化运作直至分析结束；

分析完毕，进入关闭程序、清洗管路、关闭泵并切断系统电源。

总氮测定流程

总氮测定流程如图1所示。

结果与讨论

校准曲线

注入标准来校准仪器。数据系统根据每个标准的峰面积与浓度，建立标准曲线。标准溶液浓度及峰面积参数见表1，校准曲线峰形图见图2，校准曲线见图3。

C=0.122×峰面积2+210×峰面积-112，线性相关系数r=0.99996。

精密度试验

取浓度为2.00mg/L的总氮标准溶液重复测定6次，其结果见表2。从表2测定6个值的数据看，样品的相对误差为0.5%，相对标准偏差为1.36%，证实该方法精密度较好。

准确度试验

对国家环境保护总局标准样品研究所的标样进行测定，标准值为（0.682±0.069）mg/L，重复测定6次，结果见表3。从表3数据看，测定结果平均值为0.687mg/L，相对误差为0.73%，证实该方法具有较好的准确度。

方法的检出限

当使用质量浓度为50.0ug/L的总氮标准溶液，平行测定10次，标准偏差为0.0036mg/L，根据EPA计算检出限的方法来计算。按照EPA关于检出限的定义，其公式为：

MDL=t（n-1，α=0.99）×s

其中，t（n-1，α=0.99）是当自由度为n-1，置信度为99%时，单边t检验的情况下决定标准偏差；当n=10时， t（n-1，α=0.99）=2.821；s为重复n次测量得到的标准偏差。根据上述公式计算，得出检出限（MDL）为0.010mg/L。

流动注射在线消解与手工消解的方法比较

选取不同浓度的样品，采用2种方法进行测定，对总氮流动注射在线消解分析法和传统手工消解法进行F检验和t检验，确定2种方法是否存在系统误差。结果见表4。

对测定结果进行F检验和t检验，结果如下：

F检验

当给定显著性水平α=0.05，实验重复次数为6次时，查F表得F0.05（5，5）=5.05，因为2组的F值1.73及1.66都小于F0.05（5，5）=5.05，认为2组检测数据的方差是一致的，可进行下一步t检验。

t检验

当给定显著性水平α=0.05，实验重复次数为6次时，查t表得t0.05（10）=1.812，因为2组的t值0.781及0.971都小于t0.05（10）=1.812，表明2组检测结果无系统性误差，2种测定方法经比较无显著性差异。

除了测定结果能满足要求之外，流动注射在线消解分析法和传统手工消解法在其他方面的参数对比见表5。

由表5可以看出，流动注射在线消解分析法测定水中总氮，取样体积少、检出限低，应用自动化溶液处理取代了吸液、加试剂、混合和分离等过程，实现了在线消解和升温，使样品前处理过程和反应周期缩短，大大提高了工作效率。

小结

通过以上实验结果表明，流动注射在线消解分析法测定水中总氮，具有分析速度快、重现性好、检出限低、精密度和准确度较高等特点。而手工消解法即碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水中总氮（HJ 636-2012），存在压力蒸汽灭菌器温度难以控制，稳定性较差等缺点。通过数理统计方法（F检验、t检验）验证2种方法无显著性差异。此外与传统手工消解方法比较，流动注射在线消解分析法还具有以下优势：

可以自动稀释、自动进样、无需样品前处理，实现了分析检测到数据处理全过程的自动化；

可以精确控制进样、反应时间和反应进程，样品检测有极强的重复性，因此具有良好的精密度和准确度；

简化了分析步骤，有效减少离线操作中产生污染的机会，提高了方法的准确度；

不需手工加压加热，进样时间和反应周期短，分析速度快，在大批量环境水样的分析中具有显著的优势。现在的FIA已经发展成一种可用于化学研究和众多技术领域的通用技术。在环境监测领域，可用于总氮、总磷、挥发酚和氰化物等常规方法较为复杂的项目的分析，提高检测效率。

【参考文献】

[1] HJ 636-2012[S].2012.
[2] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京:中国环境科学出版社,2002.
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[4] 马玉凤.流动注射分析仪及其分析方法发展现状[J].仪器仪表用户,2004,(4):4-6.
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