维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第６期－ＰＥＡＲＬ ＲＩＶＥＲ人民珠江 流动注射分析仪及总氮的 流动注射分析法简介 李建民，刘胜玉，刘 珩 （珠江流域水资源保护局监测中心，广东广州 ５１０６１１） 摘要：介绍流动注射分析仪的实验原理、结构，并以分析总氮的流动注射分析法为例，介绍了仪器的性能及应用。 关键词：流动注射分析仪；在线测定；浓度；总氮 中图分类号：Ｘ８３２；Ｐ３３５．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２３５（２Ｏ０６）ｏ６－００６５－０３ 流动注射分析法（ＦＩＡ）是近年发展起来的一种分析技 有以下优势。 术，许多发达国家已经在环境监测方面使用。目前国内白行 ａ）可精确控制采样、反应时间和反应进程，样品检测有 研究设计能用于常规环境ｌ监测分析的ＦＩＡ很少，远不能满足 极强的重复性，因此有良好的精密度与准确度。 工作的需要。本文介绍珠江流域水资源保护局引进的一台 ｂ）自动进样系统将进样时间缩短为几十秒，极大地提 流动注射分析仪及其应用。 高了分析速度，尤其适用于大批量样品的分析。 １流动注射分析仪 ｃ）大幅度减少了试剂和试样的消耗量。 １．１实验原理 ｄ）绘制标准曲线时，可根据分析对象选择合适的校准 流动注射分析技术是在“连续流动分析技术”（Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ． 标准系列和进样体积。使用同一标准系列，在不同条件下可 ＦｌｏｗＡｎａｌｙｓｉｓ，简称ＣＦＡ）的基础上发展起来的。ＣＦＡ是基于在 获得不同的分析数据，并能从中挑选最优化条件使曲线获得 管道中把连续流动的试样溶液用空气按一定的间隔规则地 最佳线形关系。 隔开，然后按顺序和比例混入试剂溶液，在通过混合圈的过 ｅ）简化了分析步骤，有效减少了离线操作中产生污染的 程中完成反应，最后经除去气泡后进入检测器。这种技术曾 机会，提高了方法的准确度。 在自动分析领域中得到广泛应用，采用空气间隔能有效地防 ｆ）多通道运行无相互干扰，多个样品经不同通道可同时 止各段试样间相互混合，然而气泡的存在会带来许多问题。 测定。 ＦＩＡ技术是在没有气泡间隔的条件下结合注射试样的流动分 ２总氮的流动注射分析法 析技术，在封闭的管道中向连续流动的载流断续地注入一定 ２．１原理 体积的试样，试剂和试样在混合圈中进行反应，然后流过检 此方法基于应用在线的紫外催化碱金属过氧硫酸盐方 测器。在这种确定了管道长度和内径的流路系统中可准确 法将各种含氮化合物消解为根离子。样品在紫外光照 地控制注入试样的体积和液体流速来获得最佳的重现性。 射下加热到１ｏｏ℃后，过硫酸盐将含氮化合物氧化为根 １．２仪器结构 离子，同时由于过硫酸盐的分解，样品的ｐＨ值会由９．１变为 本文所采用的流动注射分析仪主要由以下部分组成：进 ３左右。样品被消解以后泵入注入阀并被注入ＦＩＡ分析箱。 样器、蠕动泵、进样阀、各检测项目模板、流通池、检测器、数据 样品经过一个镀铜的镉柱后Ｎ昕被还原为ＮＯ：－。亚根 处理系统。对于需要前处理的检测项目（如挥发酚、总磷、总 离子在酸性条件下与磺胺发生重氮化反应生成重氮离子。 氮、阴离子表面涪眭剂）配备了在线蒸馏装置、硝化装置、气液 重氮离子随后与萘乙二胺盐酸盐偶联，形成粉红色产物，其 分离器、加热器。这样就使样品无需复杂的前处理就可以进 最大吸收峰为５４０ ｎｍ。 行检测，真正实现了分析检测到数据处理的全过程自动化。 ２．２分析步骤 １．３仪器性能 ａ）按照流动注射方法在线测定总氮（１０－１０７—０４－０３一Ａ）中 本文所采用的流动注射分析仪具有肩动和关机快速、分 规定制备试剂和标准溶液。 析速度快（９ｏ一１２０个样品／ｈ）、重现性好、检测限低、自动稀 ｂ）按照流动注射方法在线测定总氮（１０—１０７—０４－０３一Ａ）中 释、操作简单等特点。与传统分光光度法比较，该仪器还具 规定搭建测量模块。 收稿日期：２００６—１０—１９ 作者简介：李建民，男，海南海ｎ人，主要从事水质化验上作。 ６５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ｃ）按照流动注射方法在线测定总氮（１０－１０７—０４－０３一Ａ）中 ｂ）检测范围及相对偏差。根据表２，３数据，该方法在０．００ 规定输入系统参数。 ２．Ｏ０ｅ＋３ ｕｇ／Ｌ的浓度范围内相关系数达到０．９９９以上，因此该 ｄ）向所有试剂管路中泵入去离子水，检查是否有泄漏、 方法的检测范围是０．００—２．００ｅ＋３ ｕｇ／Ｌ。以１．００ｅ＋３ ｕｇ／Ｌ的标 液体流动是否顺畅；而后将试剂泵入相应的管路，使系统达 准溶液进样１２次，得到相对偏差ＲＳＤ为１．６５％。 到稳定，可以测到稳定的基线。 ｅ）输入数据系统需要的信息，例如：浓度、重复次数、质 量控制步骤等等。 ｆ）运行总氮程序，ＨＡ进入自动化运作至分析结束。通 过注入标准溶液，可执行校准；系统以采集到的标准溶液的 信号和其浓度，计算出标准曲线。利用此曲线的系数，可以 计算出水样中所含的总氮浓度。 ２．３总氮测定流程 总氮测定流程如图１所示。 ２．４方法的适用性 该方法每小时可以测量４ｏ个样品。 ａ）检出限。以７５．０ ｕｇ／Ｌ标准样１２次检样得到表１。根 据表１数据，得出该方法检出限：ＭＤＬ＝７．００ ｕｇ／Ｌ。 图１总氮测定流程图 表１检出限测定数据 表３检测范围数据 表５计量认证考核数据 Ｃ）回收率。根据该方法的回收率实验（表４），水样的测 试值是１，２６ ｍｇ／Ｌ，加标１ ｍｇ／Ｌ。５个加标水样的回收率范围 为９５％ １０４％。 表４回收率测定数据ｒｎｇ儿 ｄ）计量 人证考核。在２００４年水利部对珠江流域水环境监测 中心的计量认证考核中，我们通过该仪器进行总氮项目盲样考核 取得了优秀的成绩。该盲样的真值是２．５６＋０．１４ ｒｒ Ｌ，检测平均 值为２．５７ ｍｇ／Ｌ，误差为０．３９％，标准偏差为３．８４％，详见表５。 ６６ 维普资讯 http://www.cqvip.com 以一ｔ－实验表明，流动注射分析法可适用于水体总氮的测 定。 ３结束语 成一种用于溶液处理和数据采集、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，可适用于分析总氮、 总磷、挥发酚、氰化物等常规方法较为复杂的项目，提高检测 效率。 （责任编辑：王艺） 流动分析技术虽然只经历了短短的２０多年，但由于其 在分析技术上的诸多优点，越来越受到人们的重视，在分析 技术方面得到了飞速的发展和完善。现在的ＦＩＡ已经发展 ・－４－“－４－－＋－－４－“－４－－－４－“－４－“－４－“－４－＊・＋“＋“＋“＋“＋“＋”＋” －卜 ＋ （上接第４７页） 落潮历时约９ １０ ｈ，河段全潮平均流速约为０．３６ ｍ／ｓ，河段 落急流速平均约为０．７２ ｍ／ｓ，河段涨急流速平均约为０．５６ ｍ／ｓ，河段落潮流速平均约为０．４１ ｍ／ｓ，河段涨潮流速平均约 为０．３０ ｍ／ｓ，涨落潮平均含沙量约为０．０３ ｋｖ，／ｍ３，最大含沙量 约为０．１３ ｋｖ，／ｍ３，最小含沙量约为０．（ＸＹ２ ｋｖ，／ｍ３。单船施工， 落潮疏浚挖泥施工影响的范围最大达１１ ｋｍ，带宽约在６ｏ一 １２０ ｍ之间，悬浮泥沙浓度增加０．０５ ０．１ ｋｇ／ｍ３的范围最大 １ ｋｒｎ，悬浮泥沙浓度增加０．０１ ０．０５ ｋｖ，／ｍ３的范围最大６ ｋｍ； 涨潮疏浚挖泥施工影响的范围最大达４ ｋｍ，悬浮泥沙浓度增加 ０．０５—０．１￣，／ｍ３的范围最大０．５ ｋｒｎ，悬浮泥沙浓度增加０．０１— ０．０５ ｋ 的范围最大２ ｋｍ。 综上所述，疏浚挖泥施工的影响范围随着施工点河道水 流动力的加强而增加，沿河道纵向输移所产生的悬浮物浓度 增值远大于横向扩散的影响，涨潮上溯的影响范围比落潮下 泄的影响范围小。 ５疏浚抛泥区影响计算 抛泥区围堰排水口的位置直接决定疏浚泥沙的输移方 向。横门抛泥区围堰排水口设置在东五、七围的西南角及西 六围的东南角；白龙河抛泥区围堰排水口设置在西四区的西 南角及西一区、二、三区的西北角；西海水道南浦抛泥区一区 设在东北角、二区设在西北角。排水口采用宽顶堰结构，直 接通过围堰顶预留一定宽度。 ａ）西海水道南浦抛泥区：是通过华安涌经力沙水闸排入 西海水道，从排水口至力沙水闸距离约１．１ ｋｍ，受力沙水闸 调度的影响，其排水口排水对水中悬浮泥沙浓度的影响主要 在华安涌内，悬浮物进入西海水道的数量较小，而西海水道 的潮量远远大于从力沙水闸的排水量，因此，其排水口排水 挟带的悬浮物对西海水道悬浮物浓度的影响极小。 ｂ）白龙河抛泥区：从水流流速来看，白龙河的涨落潮流 速从下游向上游递减，西一区、二、三区抛泥区围堰的排水口 设置在东北角，其排水口排水挟带的悬浮物对白龙河水道悬 浮物浓度的影响范围随着流速的减小而减少，落潮时西三区 －４－・・－４－－＋－－４－－＋・・－４－・・－４－－－４－・・－４－－－４－・．－４－．￣－４－． 悬浮泥沙浓度增加０．０１～０．０５ ｋｖ，／ 的范围基本在１ ｋｍ以 内，其带宽约在６０ ｍ以内。而西四区排水口设置在西南角， 其排水口排水挟带的悬浮物流经长约１．７ ｋｒｎ的河涌后才进 入白龙河水道，虽然其出口处流速比西三区大，但其影响范 围比西三区小，悬浮泥沙浓度增加０．０１—０．０５ ｋｖ，／ｍ３的范围 基本在０．７ ｋｍ以内，其带宽约在５０ ｍ以内。 ｃ）横门抛泥区：东五、七围的围堰排水口设置在西南角， 而西六围的围堰排水口设置在东南角。在西六、东七围的排 水口附近，其流速较小，悬浮泥沙浓度增加０．０１—０．０５ ｋｇ／ｍ３ 的范围基本在１．７ ｋｍ以内，带宽约在３５０ ｍ以内；而在东五 围，排水口设置在东南角，经长约１．１７ ｋｒｎ的河涌后才进入浅 滩，其主要影响范围在河涌内，在浅滩区的影响范围基本在 ０．７ ｋｍ以内，带宽约在１３０ ｍ以内。 从上述计算分析成果可见，为减少抛泥区抛泥排水挟带 的悬浮物流对白龙河水道及横门浅海区的影响，应将白龙河 西一区、二、三区抛泥区围堰的排水口设置在西北角，而横门 抛泥区西六围的排水口东北角、东七围的排水口设置在西北 角。 ６结束语 局部的河道疏浚引起咸潮上溯是有限的；疏浚挖泥施工 的影响范围随着施工点河道水流动力的加强而增加，沿河道 纵向输移所产生的悬浮物浓度增值远大于横向扩散的影响； 抛泥区排水口应设在便于水流携带泥沙的合理位置，可有效 降低施工期悬浮泥沙对水环境的污染。 参考文献： ［１］王御华，恽才兴．河口海岸工程导论［Ｍ］．北京：海洋出版社， ２（ｘ）４． ［２］徐峰俊，朱士康，刘俊勇．珠江河口区水环境整体数学模型研究 ［Ｊ］．人民珠江，２００３，（５）：ｌ２一ｌ８． ［３］王大魁．平面二维悬沙输移扩散模式在航道整治工程环境影响 评价中的应用［Ｊ］．黑龙江环境通报，２００４，２８（３）：５４—５７． （责任编辑：王艺） ６７
