流動注射分析在水環(huán)境重金屬檢測中的應(yīng)用研究

賀 麗

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132013）

流動注射分析是近幾年提出的一個全新的概念，是指在熱力學(xué)非平衡的條件下，能夠在流動性的液體當中處理式樣或?qū)υ噭﹨^(qū)帶的一種定量流動分析技術(shù)。這種分析技術(shù)與其它傳統(tǒng)的分析技術(shù)相結(jié)合，推動了自動化分析的發(fā)展，也因此成為了一門全新的微量、高速、自動化的分析技術(shù)。流動注射分析技術(shù)的主要優(yōu)點有：所需的儀器設(shè)備等結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊。尤其是在集成或微管道系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得流動柱注射技術(shù)邁進了微型領(lǐng)域[1]。本文通過對流動注射分析技術(shù)的研究，通過該技術(shù)與其它分析方法相結(jié)合的應(yīng)用進行研究總結(jié)。

1 流動注射分析技術(shù)與原子吸收法相結(jié)合的應(yīng)用

對于流動注射分析技術(shù)與原子吸收法相結(jié)合的應(yīng)用已經(jīng)有了很長的歷史。通過加設(shè)少量的設(shè)備就能能夠獲得顯著的分析成效，同時還可以保證原子吸收法原本的分析精度。通過兩者的結(jié)合，在進行監(jiān)測時的靈密度和準確性都有所提高，也因此成為了近年來應(yīng)用研究較多的方法，并且由于抗干擾能力強，因此在監(jiān)測前對試樣的處理可以更加簡化，與傳統(tǒng)的分析方法相比，實際的消耗量要明顯減少，通過與在線濃縮結(jié)合后，還可以用于測定超痕量金屬元素[3]。利用流動注射分析技術(shù)與氫化物的原子吸收法，對鉍（Ⅱ）和鉍（Ⅲ）進行測定，檢測后發(fā)現(xiàn)鉍（Ⅱ）的檢出限可達6pg/L。

圖1 兩種方法檢測水環(huán)境中銅離子的用時

目前最常見的應(yīng)用是將流動注射分析技術(shù)與火焰原子吸收法相結(jié)合，用于檢測痕量金屬元素，該方法能夠有效的提高富集倍數(shù)以及檢出限，并且提高了分析的效率。通過將流動注射分析技術(shù)與原子吸收法結(jié)合，同時運用萃取技術(shù)，能夠測定出水環(huán)境中的銅離子。當預(yù)濃集的時間到達3min時，其檢出限為0.8，相對的標準偏差為0.7%，分析頻率為21樣/h，當預(yù)濃集的時間到達5min時，其檢出限為0.89，相對的標準偏差為6.4%，分析頻率為12樣/h。

通過對其應(yīng)用進行研究，從圖1能夠看出，加入流動注射分析后的方法所用時間更短、分析速度更快，同時實際用量少，夠減輕在傳統(tǒng)操作當中由于人為失誤導(dǎo)致的誤差，提高了儀器的靈敏度[2]。

2 流動注射分析技術(shù)與原子發(fā)射光譜法相結(jié)合的應(yīng)用

原子發(fā)射光譜法是傳統(tǒng)的用于檢測重金屬的方法，這種方法具有蒸發(fā)、原子化和激發(fā)能力強、分析精確度高、線性范圍較廣、干擾效應(yīng)少等優(yōu)勢。將這種方法與流動注射分析相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的分離富集的操作，并且減少試劑的用量，在水環(huán)境重金屬監(jiān)測方面具有重要的地位。

圖2 兩張方法檢測精度對比圖

圖2為兩種方法對合成海水、海水以及廢水中銻的檢測準確度對比圖，從圖中能夠看出，與傳統(tǒng)的測定方法相比，將流動注射分析技術(shù)與原子發(fā)射光譜法相結(jié)合的方法準確率更高、操作更簡單，同時檢測到的線性范圍在4～100，相對標準偏差為1.2%，檢出限達到了1.2，腹肌時間為50s時的分析頻率為50樣/h，分析速度可以達到50樣/h。

3 流動注射分析技術(shù)與色譜法相結(jié)合的應(yīng)用

色譜法中的離子色譜是通過將低交換容量離子交換劑當作固定相，將含有適當?shù)牧芟措x子的電解質(zhì)溶液作為流動相，將無機離子進行分離，并通過電導(dǎo)檢測器對連續(xù)的電導(dǎo)變化進行測定。目前色譜固定相及其相關(guān)的檢測技術(shù)的發(fā)展十分迅速，非離子交換劑固定相以及非電導(dǎo)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于離子性物質(zhì)的分離分析中。將該項技術(shù)與具有分析速度快速、設(shè)備及操作簡單、適應(yīng)性更廣的流動注射分析技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對水環(huán)境中銻、鉛、鎘等金屬元素的檢測。將萃取的樹脂作為微型分離柱，將進樣時間設(shè)定為50s，將洗脫時間設(shè)定為40s。運用該技術(shù)在線分離檢測時間為4min，其檢出限為0.35，其線性范圍在20～500。

圖3 兩種方法的加標回收率

圖3為兩種方法的加標回收率對比，將流動注射分析技術(shù)與色譜法相結(jié)合后，加標的回收率在95.4%～99.5%，相對標準差在5%以內(nèi)，因此該方法能夠用于在礦物管理樣中的重金屬元素鉛檢測。

4 流動注射分析技術(shù)與分光光度法相結(jié)合的應(yīng)用

在分光光度法中，分光光度檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點，因此成為了目前與流動注射分析技術(shù)聯(lián)用最為普遍的檢測器之一。流動注射分析技術(shù)作為半自動化的溶液處理技術(shù)，當與分光光度分析相結(jié)合時，必須選取具備流入口以及流出口的流通式比色池來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比色池，同時要求要有足夠強的光源，將大部分的手動操作替換為自動化操作分析。該方法能夠有效的提高檢測的精準度、精密度，以及自動化程度。在對水環(huán)境下的重金屬進行檢測的過程當中，選擇對金屬銅元素的濃度進行檢測，其檢測結(jié)果與石墨爐原子的吸收分光光度法的檢測結(jié)果完全一致。

將流動注射分析技術(shù)與紫外可見光度法相結(jié)合還能夠用于檢測重金屬元素鋯的等級，雖然這種方法已經(jīng)取得了很多的發(fā)展空間，但對于該方面的研究仍然需要加強，讓其能夠成為更加綠色的分析技術(shù)，并提升其靈敏度、降低成本，同時對于在應(yīng)用過程中導(dǎo)致的二次污染問題也要增加其重視程度。

5 流動注射分析技術(shù)與發(fā)光法相結(jié)合的應(yīng)用

圖4 兩種方法的檢測精準度

發(fā)光法是利用分子發(fā)光的強度與被檢測的物體間的含量之間的關(guān)系建立的，通常情況下，分子發(fā)光可以劃分為熒光、磷光以及化學(xué)發(fā)光三種。發(fā)光法是通過光子計量的方法直接進行分析，因此該方法的靈敏度和選擇性都要與上文提到的吸光光度發(fā)更高，但由于發(fā)光的物質(zhì)的發(fā)光壽命普遍較短，并且隨著時間的變化會產(chǎn)生較大的差異，因此運用間歇式的手動操作很難滿足檢測的目的，而流動注射分析技術(shù)的分析速度很快，因此更適合對于此類反應(yīng)的檢測，通過兩者的結(jié)合能夠有效的提高檢測的靈敏度、線性范圍更廣、重現(xiàn)性更高。

圖4為兩種方法的檢測精準度對比，發(fā)光法對水環(huán)境中重金屬進行監(jiān)測時主要的問題在于選擇性不夠，因此需要將其與分離法相結(jié)合，在檢測前現(xiàn)將其它會產(chǎn)生干擾的離子進行處理才能進行下一步的檢測，但加入流動注射分析技術(shù)后，能夠有效的提供更高效率的在線分離手段，并且可以避免由于周圍環(huán)境因素對發(fā)光分析法造成的影響，減小檢測的誤差。

6 流動注射分析技術(shù)與電化學(xué)分析法相結(jié)合的應(yīng)用

電化學(xué)分析法是通過物質(zhì)在水環(huán)境中的電化學(xué)性質(zhì)以及其相應(yīng)的變化，從而確定水環(huán)境中重金屬的組成和分析的方法。該方法在通常情況下不需要對信號進行轉(zhuǎn)換，直接進行分析和記錄，因此該方法的儀器設(shè)備也相對較小，且具有自動化和連續(xù)性的分析功能在電化學(xué)分析法中，用于對水環(huán)境中的重金屬的檢測方法包括極普法、伏安法等。其中最常使用的是伏安法，將電解沉積與電解溶出相結(jié)合的電化學(xué)分析法，再根據(jù)溶出時的電位掃描的方向又可以分為兩種：第一種是在電解富集時，將工作電極作為陽極，在溶出時向陰極方向進行掃描，稱為陰極溶出伏安法，該方法常被用于對水環(huán)境中金屬離子的檢測；第二種方法稱為陽極溶出伏安法，與第一種方法相反。

電化學(xué)分析法與其它方法不同的是，該方法是非選擇性的，且其靈敏度在本文出現(xiàn)的幾種方法中是最低的，在進行分析時會產(chǎn)生大量的噪聲，影響工作環(huán)境，同時受溫度等外界因素的干擾極易產(chǎn)生誤差，但將其與流動注射分析技術(shù)相結(jié)合后，由于載流會對電極的表面產(chǎn)生不斷的沖擊，并且檢測的樣品與電極的表面接觸的時間短，因此電極的壽命以及穩(wěn)定性得到了很大的提高，但出現(xiàn)的問題在于，電極變得極易受到污染，因此也限制了流動注射分析技術(shù)在該方法中的應(yīng)用。

7 結(jié)語

通過上述流動注射分析技術(shù)與其它方法相結(jié)合后，將其應(yīng)用到水環(huán)境中的重金屬檢測中的研究發(fā)現(xiàn)，流動注射分析的檢測方法正在不斷的改進和發(fā)展，將檢測的選擇性和靈敏度不斷地提升。同時流動注射分析技術(shù)正逐漸的向著微型化、集成化的方向不斷發(fā)展，微全分析系統(tǒng)將逐漸成為分析類儀器的重要發(fā)展方向。若能夠?qū)⑾嚓P(guān)的技術(shù)與微全分析系統(tǒng)進行結(jié)合，從而形成真正意義上的“微泵”、“微閥”等實現(xiàn)水環(huán)境中重金屬檢測的自動微分析系統(tǒng)，使其能夠更好的適應(yīng)于針對現(xiàn)場的檢測模式中。