连续流动注射法在水中挥发酚检测和能力验证中的应用

李 蒙，张 敏，张锐青

(江苏省宿迁环境监测中心，江苏 宿迁 223800)

酚类通常是指单环和稠环芳烃的一元、二元或多元的羟基衍生物[1]，按照其沸点不同，以230 ℃为界，沸点高于230 ℃的酚类称之为不挥发酚，沸点低于230 ℃的称之为挥发酚。一般一元酚多为挥发性酚(对硝基苯酚除外)，如苯酚、甲基酚、二甲基酚等都属于挥发性酚[2-3]。

挥发酚是一种高毒物质，为原生质毒，人体摄入一定量会出现急性中毒症状。长期饮用被酚污染的水，可引起头痛、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状。水中酚达一定浓度时可影响水生动植物的生存，高浓度的酚能抑制水中微生物的生长繁殖，影响水体的自净作用。当水中含酚0.1～0.2 mg/L，鱼肉有异味；大于5 mg/L时，鱼中毒死亡[4]。国家地表水Ⅲ类水标准要求，挥发酚的浓度应当不超过0.000 3 mg/L，挥发酚作为反映地表水水环境质量的重要环境因子，属于河流、湖泊和饮用水源地等水环境监测的必测项目，已成为评价地表水水环境质量的指标之一[5]。

目前，环境监测分析中，水中挥发酚检测较多采用4-氨基安替比林分光光度法[6]，该方法操作繁琐、耗时较长，操作中需要用到三氯甲烷进行萃取，萃取效率的差异很容易导致测定结果出现偏差，且三氯甲烷是一种易挥发、致癌、致畸、致突变作用的有机试剂，长期接触使用，会对人体产生一定的危害。

流动分析方法主要有流动注射分析法(FIA)、连续流动注射分析法(CFA)和顺序注射分析法(SIA)，目前应用较为广泛的为主要为前两种方法，两者的主要区别在于，流动注射分析方法无气泡间隔，属于非稳态监测，而连续流动注射有气泡间隔，属于稳态监测[7]，流动注射法在测定挥发酚方面已有发布的环境监测标准[8]，而连续流动注射分析法目前尚未有统一的环境监测分析标准，因此本文采用连续流动注射法验证水中挥发酚分析方法的适用性。通过实验表明，该方法操作简单，线性关系较好，检出限较低、精密度、准确度和加标回收率都较好，同时将该方法应用于环保部标准样品研究所组织的挥发酚能力验证活动，考核结果满意，同样也证明了该方法具有较高的准确度，能够应用于日常挥发酚样品的准确测定，本文通过大量数据以期为连续流动注射标准方法的制定提供更多的依据，推动连续流动注射法在环境监测方法的普及和应用。

1 实 验

1.1 实验原理

在酸性条件下，待测样品高温在线蒸馏出酚类化合物，被蒸馏出的挥发酚，在铁氰化钾作用下，在pH值10±0.2条件下，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的吲哚酚安替比林化合物，在波长505 nm处测量其吸光度信号值。

1.2 仪器设备

Skalar SAN++连续流动注射分析仪，荷兰Skalar公司；PHS-3E pH计，上海雷磁；UPC-20UV超纯水机，北京康铭时代公司；AE224天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.3 试 剂

苯酚标准溶液(500 mg/L，GSB 07-1281-2000，批号：102318，不确定度±2%)，环保部标准样品研究所；挥发酚标准样品(批号：200363、200365)，环保部标准样品研究所；4-氨基安替比林(优级纯)，默克公司；Brij-35溶液(30%)，荷兰Skalar公司；磷酸(85%)、硼酸、铁氰化钾、氯化钾和氢氧化钠等试剂均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司，氮气(纯度：≥99.99%)；山东泓达生物科技有限公司。

1.4 溶液配制

1.4.1 磷酸溶液配制

量取50 mL 85%磷酸溶液，加入到450 mL蒸馏水中，摇匀后待用；临用现配。

1.4.2 4-氨基安替比林溶液配制

准确称取0.26 g 4-氨基安替比林，加入到400 mL蒸馏水中，加入1 mL Brij-35溶液，搅拌溶解后，过滤；临用现配。

1.4.3 铁氰化钾溶液配制

准确称取0.26 g铁氰化钾，1.2 g 硼酸，2.0 g 氯化钾，加入到400 mL 蒸馏水中，搅拌溶解后，用1 mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液 pH到10.3，过滤；溶液保存在棕色试剂瓶中，4 ℃条件下保存，可稳定使用3天。

1.4.4 标准溶液配制

用洁净干燥移液管，准确移取10 mL苯酚标准溶液至500 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线，得到10.0 mg/L苯酚标准储备液，临用现配；分别准确移取0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、3.0 mL、5.0 mL苯酚标准储备液至100 mL容量瓶中，用水稀释定容至刻度线，标准溶液质量浓度分别为2.0、5.0、10.0、30.0、50.0 μg/L。

1.4.5 挥发酚标准品和盲样考核溶液配制

用洁净干燥移液管，准确移取10.0 mL挥发酚标准品或考核样置于1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线，最终检测结果按照稀释后样品测定结果的平均值计，测定结果单位为μg/L。

1.5 实验条件

按照仪器操作作业指导书的要求，依次打开仪器控制开关、氮气减压阀、循环冷凝器、数据转换器和仪器操作软件，将配制好的磷酸溶液、4-氨基安替比林溶液和铁氰化钾溶液依次放入对应的试剂管路中，待仪器基线稳定后，开始样品分析。

1.6 结果计算

样品中挥发酚的浓度(μg/L)，按照公式(1)计算。

(1)

式中：ρ——样品中挥发酚的浓度，μg/L

y——测定信号值(峰高)

a——标准曲线方程的截距

b——标准曲线方程的斜率

f——稀释倍数

2 结果和讨论

2.1 方法线性

按照设定的实验方法，进行挥发酚标准曲线的测定，以挥发酚的浓度为横坐标，以所测得吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。挥发酚在浓度0～50.0 μg/L范围内，线性方程 y=0.227x-0.000 95，线性相关系数0.999 8，表明挥发酚在0～50.0 μg/L范围内线性关系良好。

2.2 方法检出限和测定下限

根据《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》(HJ168-2020)附录A1中的要求，当空白试验中未检测出目标物时，对浓度值或含量为估计方法检出限值3～5倍的样品进行n (n≥7)次平行测定，按照公式计算方法检出限。

MDL=t(n-1，0.99)×S

式中：MDL——方法检出限

n——样品的平行测定次数

t——自由度为n-1，置信度为99%时的t分布(单侧)

S——n次平行测定的标准偏差

对挥发酚4.0 μg/L浓度值进行7次平行测定，计算方法检出限，具体情况见表1。由表1知，连续流动注射的检出限为0.000 1 mg/L，低于4-氨基安替比林挥发酚分光光度法检出限0.000 3 mg/L，能够满足样品测定的要求。

表1 方法检出限Table 1 Method detection limit

2.3 方法精密度

准确配制低、中、高3组挥发酚标准溶液，采用连续流动注射法进行测定，具体情况见表2。三种溶液的相对标准偏差分别为6.19%、2.81%和1.78%，方法精密度高。

表2 方法精密度测定结果Table 2 Measurement results of method precision

2.4 方法准确度

选取两支环保部标样所挥发酚标准样品，批号200363，浓度为(19.4±1.3)μg/L，批号200365，浓度为(45.2±3.7)μg/L，按照上述实验方法重复测定6次，具体情况见表3。由表3可见，此方法的测定结果均在真值范围内，测定的相对误差分别为0.34%和1.55%，方法准确度较高。

表3 标准样品测定结果Table 3 Standard material parallel measurement results

2.5 实际样品测定

表4 挥发酚加标回收率测定结果(n=6)Table 4 Results volatile phenols of recovery test(n=6)

使用该方法对宿迁市地表水、地下水和饮用水源地样品进行加标测试，分别在样品中加入低浓度和高浓度的挥发酚标准溶液，按照上述实验方法重复测定6次，计算其加标回收率和相对标准偏差，具体情况见表4。由表4可见，此方法的的平均回收率在95.0%～113.0%，准确度高。

2.6 考核样测定

对挥发酚能力验证考核样品分别用连续流动注射法和分光光度法进行测定，具体情况见表5。连续流动注射法考核样测定结果为50.8 μg/L，4-氨基安替比林分光光度法考核样测定结果51.6 μg/L，根据两种方法测试结果比较分析后，最终上报考核样的测定结果为50.8 μg/L。

能力验证考核结果评价采用稳健统计Z比分数法[9-10]，|z|≤2，结果为满意，2<|z|<3，结果为有问题，|z|≥3，结果为不满意。根据水中挥发酚检测能力验证计划结果报告[11]，本次考核结果评价为满意，实验室间z比分数-0.09，在本次考核中，参与考核实验室测定样品中位值为50.9 μg/L，最大值为62.1 μg/L，最小值为44.4 μg/L，考核满意率为81.2%，考核结果具体情况见表6。从考核结果上看，挥发酚考核样采用连续流动注射方法测定，较分光光度法结果更为准确。

表5 连续流动注射法和分光光度法考核样测定结果Table 5 Examination sample determination measurement results by continuous flow injection and spectrometer method

表6 挥发酚考核样结果

2.7 讨 论

连续流动注射法在测定水中挥发酚的优势主要有：

(1)操作简单，样品可以按照设定的程序直接进样分析，通过自动进样器对样品进行批处理分析，减少了分光光度法萃取繁琐操作，自动化程度较高；

(2)分析时间短，连续流动注射法3 min左右即可完成单个样品的测定，同时由于挥发酚本身的不稳定、易挥发的特性，因此对于能力验证考核的样品而言，须尽量做到打开后当日完成分析，连续流动注射法完全能够在样品的有效期内完成多次重复测定，分析效率较高；

准确度高，从挥发酚标准品测定和能力验证考核的结果来看，连续流动注射法测定挥发酚的结果稳定在真值范围内，准确度较高；

(3)危害性较小，整个分析过程未使用三氯甲烷，降低了有机试剂对分析人员的健康危害，同时产生的废液较少，对环境的危害较小。

(4)考虑到工业废水或生活污水成分较为复杂，容易导致仪器管路堵塞，从仪器维护成本考虑，本文未进行工业废水和生活污水的测定，对于工业废水和生活污水的测定，建议预处理后进行分析测定[12-14]。

3 结 论

建立了连续流动注射测定水中挥发酚的方法，该方法线性关系较好，检出限较低、准确度、精密度、灵敏度和加标回收率都较好，同时将该方法应用到挥发酚能力验证样品测定，考核结果满意，准确度较高，能够应用于日常挥发酚样品的准确测定，且操作简单、分析效率较高、准确度高和危害性较小，适用于大规模地表水、地下水和饮用水源地样品的分析测定。