CN101477039A

CN101477039A - 一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法

Info

Publication number: CN101477039A
Application number: CNA2009101109496A
Authority: CN
Inventors: 马剑; 袁东星; 梁英; 陈国和
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-07-08

Abstract

一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，涉及一种测定海水中浓度为纳摩尔级活性磷酸盐的方法。提供一种不仅灵敏、准确、快速，而且易于用于船上现场分析的测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法。将磷酸盐海水加标溶液与试剂混合，萃取富集，用水和预洗溶液清洗富集柱，再洗脱被萃取物，用检测器在650～850nm处检测，记录相应信号，作出磷酸盐浓度与相应信号的工作曲线；将实际海水样品与试剂混合，萃取富集，用水和预洗溶液清洗富集柱，再洗脱被萃取物，用检测器在650～850nm处检测，记录相应信号，由标准工作曲线求出海水中磷酸盐的浓度，根据活性磷定义，测定的磷酸盐浓度即为活性磷浓度。

Description

一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法

技术领域

本发明涉及一种测定海水中浓度为纳摩尔级活性磷酸盐的方法。

背景技术

磷是海洋生物生长所必须的营养元素，海洋表层由于浮游植物的大量消耗，磷浓度非常之低，甚至成为海洋初级生产力的限制性元素。随着对磷的生物地球化学循环研究的深入，作为海水中磷主要成分的磷酸盐的分析测定方法，成为海洋环境科学研究中的关键。目前海洋监测规范中最为常用的磷酸盐经典测定方法为磷钼蓝(PMB)分光光度法，该法规定能被磷钼蓝分光光度法所测得的那部分磷为活性磷，包括绝大部分的正磷酸盐、极少量在测定过程中易水解的有机磷和缩聚磷酸盐。该方法的检测限为300nmol/L([1]国家海洋局.海洋监测规范[S].北京：海洋出版社，1991，277-281)。而在很多寡营养盐海域，海水表层磷酸盐的浓度低至微摩尔甚至纳摩尔级，远远低于该方法的检测限。因此，研究海水中超痕量活性磷的灵敏、准确、快速的测定方法具有重要意义。目前国内外学者所探索的新方法包括长光程流通池法、有机溶解萃取法、鲁米诺化学发光法、Mg(OH)₂共沉淀法(MAGIC法)等，其中只有长光程流通池法和MAGIC法被成功用于海水中低含量磷酸盐的分析([2]袁东星，梁英.海洋环境中痕量活性磷分析技术的研究进展[J].环境化学，2006，35(2)：252-256)。长光程流通池法根据朗伯比尔定律，通过增加比色池的光程来增加吸光值信号，从而提高灵敏度，但是整个检测仪器较为复杂，空白值高，受气泡干扰严重；MAGIC方法利用海水中的Mg²⁺和OH^-生成Mg(OH)₂沉淀时会共沉淀正磷酸盐的特性来富集磷酸根，具有灵敏度高、精密度好的优点，是目前被海洋工作者广泛采用的方法。但是该方法消耗试样体积大，且费时费力，定量测定含磷量30nmol/L以下样品时，一般需要500mL以上的水样，耗时7h。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅灵敏、准确、快速，而且易于用于船上现场分析的测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法。

本发明包括以下步骤：

1)将磷酸盐海水加标溶液与试剂混合，在水浴中反应，利用输液装置将反应后的溶液通过富集柱进行萃取富集，依次用水和预洗溶液清洗富集柱，再用洗脱液洗脱被萃取物，并利用检测器在650～850nm处进行检测，记录相应信号，作出磷酸盐浓度与相应信号的工作曲线；

2)将实际海水样品与试剂混合，在水浴中反应，利用输液装置将反应后的溶液通过富集柱进行萃取富集，依次用水和预洗溶液清洗富集柱，再用洗脱液洗脱被萃取物，并利用检测器在650～850nm处进行检测，记录相应信号，由标准工作曲线求出海水中磷酸盐的浓度，根据活性磷的定义，此时测定的磷酸盐浓度即为活性磷浓度。

在步骤1)中，按体积比，磷酸盐海水加标溶液∶试剂为(50～150)∶1，水浴中反应的温度最好为30～50℃，水浴中反应的时间最好为0～20min；通过富集柱进行萃取富集的速度最好为7～25mL/min，富集的体积最好为0～200mL；预洗溶液的浓度按摩尔比最好为0～1.0mol/L，洗脱液的浓度最好为0～1.0mol/L，洗脱的速度最好为3～15mL/min；试剂可为钼酸铵混合溶液和还原剂溶液，所述的还原剂可以是抗坏血酸溶液、氯化亚锡溶液或其他具有还原性物质的溶液。

在步骤2)中，按体积比，实际海水样品∶试剂为(50～150)∶1，水浴中反应的温度最好为30～50℃，水浴中反应的时间最好为0～20min；通过富集柱进行萃取富集的速度最好为7～25mL/min，富集的体积最好为0～200mL；预洗溶液的浓度按摩尔比最好为0～1.0mol/L，洗脱液的浓度最好为0～1.0mol/L，洗脱的速度最好为3～15mL/min；试剂可为钼酸铵混合溶液和还原剂溶液，所述的还原剂可以是抗坏血酸溶液、氯化亚锡溶液或其他具有还原性物质的溶液。

在步骤1)和2)中，所述的输液装置可以是蠕动泵、注射泵或其他可以恒流输送液体的装置；所述的富集柱可以是商品化的亲水-亲脂平衡柱(HLB)、商品化含聚苯乙烯官能团的固相萃取柱；所述的预洗溶液可以是氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾或其他强酸强碱盐的溶液；所述的洗脱液可以是氢氧化钠、氢氧化钾或其他强碱的溶液；所述的检测器可以是商品化分光光度计；所述的相应信号可以是与检测器相对应的吸光值等检测信号。

本发明的方法原理是在酸性条件下，磷酸盐与钼酸盐溶液生成磷钼化合物，然后被还原剂还原为PMB。PMB可被HLB柱或含聚苯乙烯官能团的固相萃取柱所富集，并被一定浓度的碱性溶液洗脱，洗脱液在650～850nm具有较大吸收，可利用分光光度计进行检测。

与现有的测定方法相比，由于本发明通过固相萃取PMB-分光光度法测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐，因此本发明具有如下特点：(1)消耗试剂与水样量少，水样不超过150mL。(2)测定时间短，每个样品需时6～10min。(3)方法灵敏，检测限低，比磷钼蓝分光光度法灵敏度提高100倍。(4)线性范围宽。(5)步骤简便，整个过程易于实现自动化，易于研制成船载式现场分析仪器。(6)所需仪器简单，价格便宜，检测成本低。

附图说明

图1为南中国海SEATS站(18°N，116°E)活性磷的垂直剖面图。在图1中，横坐标为磷酸盐浓度Concentration of phosphate(nmol/L)，纵坐标为海水深度Depth(m)。

具体实施方式

实施例1

标准曲线绘制：取150mL含磷分别为0，3.4，10.3，20.6，30.9，61.9，123.7nmol/L的系列标准溶液，分别与2.1mL钼酸铵混合溶液(配制方法同海洋监测规范)和2.1mL浓度为100g/L的抗坏血酸溶液混合，在室温下反应2min，利用蠕动泵将反应后的溶液以21.0mL/min的速度通过HLB柱，进行萃取富集，富集体积105mL；依次用6mL水和4mL浓度为0.15mol/L氯化钠溶液清洗HLB柱，再用3.0mL浓度为0.15mol/L氢氧化钠溶液以5.6mL/min的速度洗脱被萃取物，并利用分光光度计在740nm处进行检测，由计算机软件记录吸光值。做出磷酸盐浓度与吸光值的工作曲线：A＝0.011+0.00606C_P(n＝7，R²＝0.9997)，式中C_P的单位为nmol/L。

将2个取自南中国海的水样各150mL，分别与2.1mL钼酸铵混合溶液(配制方法同海洋监测规范)和2.1mL浓度为100g/L的抗坏血酸溶液混合，在室温下反应2min，利用蠕动泵将反应后的溶液以21.0mL/min的速度通过HLB柱，进行萃取富集，富集体积105mL；依次用6mL水和4mL浓度为0.15mol/L氯化钠溶液清洗HLB柱，再用3.0mL浓度为0.15mol/L氢氧化钠溶液以5.6mL/min的速度洗脱被萃取物，并利用分光光度计在740nm处进行检测，由计算机软件记录吸光值。由标准工作曲线求出海水中活性磷酸盐的浓度。同时用国际海洋学界广泛应用的MAGIC法对同一水样进行测定，并对两者的结果做t统计检验，结果列于表1。表1的的数据表明，统计量t的计算值均小于置信度为95％的临界值，说明本法用于海水测定，与MAGIC法的测定结果相比无显著差异。

表1 海水样的测定结果

实施例2

用本发明的方法，测定采自中国南海东南亚时间序列站(SEATS站)100m以浅的水样，采样时间为2007年7月。水样在分析前于冰箱中冷冻保存，彻底解冻后立即分析其活性磷的含量，每个样品测定1～3次。结果如图1所示，与其他海洋学家所获得的结果相符合。

1)将一定浓度的磷酸盐海水加标溶液与以下试剂均按体积比50～150∶1混合，钼酸铵混合溶液和还原剂溶液，在30～50℃水浴中反应0～20min，利用输液装置将反应后的溶液以7～25mL/min的速度，通过富集柱进行萃取富集，富集体积0～200mL；依次用0～5mL水和0～1.0mol/L预洗溶液清洗富集柱，再用0.5～10mL浓度为0～1.0mol/L洗脱液以3～15mL/min的速度，洗脱被萃取物，并利用检测器在650～850nm处进行检测，记录相应信号。做出磷酸盐浓度与相应信号的工作曲线。

2)将实际海水样品与以下试剂均按体积比50～150∶1混合，钼酸铵混合溶液和还原剂溶液，在30～50℃水浴中反应0～20min，利用输液装置将反应后的溶液以7～25mL/min的速度，通过富集柱进行萃取富集，富集体积0～200mL；依次用0～5mL水和0～1.0mol/L预洗溶液清洗富集柱，再用0.5～10mL浓度为0～1.0mol/L洗脱液以3～15mL/min的速度，洗脱被萃取物，并利用检测器在650～850nm处进行检测，记录相应信号。由标准工作曲线求出海水中磷酸盐的浓度，根据活性磷的定义，此时测定的磷酸盐浓度即为活性磷浓度。

3)所述的还原剂可以是：抗坏血酸溶液、氯化亚锡溶液或其他具有还原性物质的溶液。

4)所述的输液装置可以是：蠕动泵、注射泵或其他可以恒流输送液体的装置。

5)所述的富集柱可以是：商品化的亲水-亲脂平衡柱(HLB)、商品化含聚苯乙烯官能团的固相萃取柱。

6)所述的预洗溶液可以是：氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾或其他强酸强碱盐的溶液。

7)所述的洗脱液可以是：氢氧化钠、氢氧化钾或其他强碱的溶液。

8)所述的检测器可以是：商品化分光光度计及相应的计算机软件。

9)所述的相应信号可以是：与检测器相对应的吸光值等检测信号。

Claims

1.一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)中，按体积比，磷酸盐海水加标溶液∶试剂为50～150∶1；在步骤2)中，按体积比，实际海水样品∶试剂为50～150∶1。

3.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，水浴中反应的温度为30～50℃，水浴中反应的时间为0～20min。

4.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，通过富集柱进行萃取富集的速度为7～25mL/min，富集的体积为0～200mL；预洗溶液的浓度按摩尔比为0～1.0mol/L。

5.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，洗脱液的浓度为0～1.0mol/L，洗脱的速度为3～15mL/min。

6.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，试剂为钼酸铵混合溶液和还原剂溶液，所述的还原剂为抗坏血酸溶液、氯化亚锡溶液或其他具有还原性物质的溶液。

7.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，所述的输液装置为蠕动泵、注射泵或其他可以恒流输送液体的装置。

8.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，所述的富集柱为商品化的亲水-亲脂平衡柱、商品化含聚苯乙烯官能团的固相萃取柱。

9.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，所述的预洗溶液为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾或其他强酸强碱盐的溶液；所述的洗脱液为氢氧化钠、氢氧化钾或其他强碱的溶液。

10.如权利要求1所述的一种测定海水中纳摩尔级活性磷酸盐的方法，其特征在于在步骤1)和2)中，所述的检测器为商品化分光光度计；所述的相应信号为与检测器相对应的吸光值检测信号。