两种营养盐测定结果的比较-修改稿.doc

和 对 营 养 盐 测 定 结 果 的 比 较 张 利 华 ( 华 东 师 范 大 学 河 口 海 岸 国 家 重 点 实 验 室, 上 海 262) 摘 要 本 文 按 海 洋 监 测 规 范 ( GB17378-1998) 和 海 洋 调 查 规 范 ( GB8538-1995) 的 测 定 原 理, 对 不 同 浓 度 范 围 的 营 养 盐 分 别 使 用 与 进 行 同 时 测 定 结 果 显 示, 两 种 方 法 对 营 养 盐 测 定 的 结 果 没 有 显 著 性 的 差 异 (P>.5), 而 且 两 者 的 相 对 误 差 和 相 对 标 准 偏 差 都 在 规 范 允 许 的 范 围 内, 但 其 中 以 产 生 的 误 差 和 偏 差 更 小, 由 此 说 明, 对 营 养 盐 测 定 的 准 确 度 和 精 密 度 优 于 关 键 词 营 养 盐 Comprison of spectrophotometry nd segmented flow nlysis on nutrients determintion ZHANG Li-hu (Stte Key Lortory of Esturine nd Costl Reserch, Est Chin Norml University, Shnghi 262, Chin) Astrct: According to the principles in the specifiction for ocenogrphic survey oservtions of chemicl prmeters in se wter (Nos. GB17378-1998 nd GB8538-1995), nutrients of different concentrtions re determined simultneously y spectrophotometry nd segmented flow nlysis. There is no significnt difference etween the results (P>.5), nd oth the reltive errors nd reltive stndrd devitions of the nutrient dt otined y the two methods re within the llowle rnge y the specifiction. Besides, segmented flow nlysis shows lower errors nd stndrd devitions, indicting higher ccurcy nd etter precision of segmented flow nlysis reltive to spectrophotometry in nutrients determintion. Key words: spectrophotometry; segmented flow nlysis; nutrient 海 水 中 的 氮 磷 硅 等 元 素 组 成 的 某 些 盐 类, 是 海 洋 植 物 生 长 的 必 需 营 养 盐, 通 常 把 这 些 盐 称 为 植 物 营 养 盐 微 量 营 养 盐 或 生 源 要 素 [1] 海 洋 中 的 溶 解 态 无 机 氮 化 合 物 ( 包 括 硝 酸 盐 (NO3-N) 亚 硝 酸 盐 (NO2-N) 和 铵 盐 ), 可 被 浮 游 植 物 直 接 同 化 细 胞 内 的 氨 基 酸 [1] 溶 解 态 的 无 机 磷 ( 磷 酸 盐,PO4-P) 可 被 利 用 合 成 为 细 胞 内 的 遗 传 物 质 (DNA RNA) 高 能 化 合 物 (ATP) 细 胞 膜 的 磷 脂 等 [1] 溶 解 态 的 硅 酸 盐 ( 硅 酸 盐,SiO3-Si) 是 海 洋 植 物, 张 利 华 (1947.2-) 女, 大 学, 高 级 工 程 师, 主 要 研 究 方 向 : 海 洋 生 物 地 球 化 学 和 环 境 化 学, E-mil:zhnglh3@msn.com 上 海 市 重 中 之 重 学 科 建 设 项 目 资 助 1

尤 其 是 硅 藻 用 以 构 成 自 身 的 外 壳 所 必 需 的 营 养 盐 [1] 营 养 盐 的 分 布 和 变 化 关 系 着 海 洋 生 物 的 生 态 平 衡, 造 就 了 海 洋 生 物 的 多 样 性 海 洋 中 的 富 营 养 却 会 引 发 赤 潮 成 为 灾 害 因 此 为 了 实 现 水 资 源 的 可 持 续 利 用 和 社 会 经 济 生 态 三 大 效 益 的 统 一, 营 养 盐 分 布 的 研 究 正 成 为 海 洋 环 境 研 究 项 目 中 的 一 个 重 要 指 标 是 研 究 者 熟 知 的 营 养 盐 含 量 测 定 的 方 法 而 随 着 科 学 技 术 的 不 断 深 入 和 发 展,2 年 代 末 发 展 起 来 了 一 种 定 量 快 速 测 定 化 学 物 质 含 量 的 方 法 它 可 根 据 研 究 者 的 要 求 配 置 不 同 的 化 学 反 应 模 块, 测 定 相 应 的 化 学 物 质 本 单 位 于 22 年 在 国 家 重 中 之 重 项 目 的 资 助 下, 购 入 了 一 台 荷 兰 SKALAR 公 司 的 连 续 流 动 分 析 仪 (SAN plus SYSTEM, 荷 兰 ), 配 置 有 营 养 盐 测 定 的 化 学 模 块 本 文 即 使 用 分 光 光 度 计 (UV212C 型, 上 海 分 析 仪 器 厂 ) 与 连 续 流 动 分 析 仪 对 不 同 浓 度 范 围 的 营 养 盐 同 时 分 别 进 行 测 定, 并 对 两 种 测 定 方 法 获 得 的 测 定 结 果 进 行 了 比 较 其 中, 的 测 定 由 获 得 国 家 CMA 资 质 的 单 位 承 担 完 成 1. 材 料 和 方 法 与 的 及 显 色 反 应 原 理 如 表 1 表 1 两 种 测 定 方 法 的 显 色 原 理 磷 酸 盐 磷 钼 蓝 法 ( 抗 坏 血 酸 - 酒 石 酸 氧 锑 钾 ) 磷 钼 蓝 法 ( 抗 坏 血 酸 - 酒 石 酸 氧 锑 钾 ) 亚 硝 酸 盐 重 氮 - 偶 氮 法 重 氮 - 偶 氮 法 硅 酸 盐 硅 钼 蓝 法 ( 米 吐 尔 还 原 法 ) 硅 钼 蓝 法 ( 抗 坏 血 酸 还 原 法 ) 硝 酸 盐 锌 - 镉 还 原 法 铜 - 镉 还 原 法 按 海 洋 监 测 规 范 ( GB17378-1998) 和 海 洋 调 查 规 范 ( GB8538-1995) 按 河 口 海 岸 国 家 重 点 实 验 室 作 业 指 导 书 QR/SKLEC-7-24 中 的 实 施 细 则 互 校 样 品 名 称 为 c 共 3 种 ( 表 2), 由 上 海 市 计 量 测 试 研 究 院 中 国 上 海 测 试 中 心 提 供 的 工 作 标 准 溶 液 (SB225-48 SB221-49 SB227-42 和 SB213-48) 经 当 日 制 备 的 新 鲜 Milli-Q 水 (18.2MΩ cm) 稀 释 而 成, 每 份 样 品 各 1 ml 其 中 5mL 用 于,95mL 用 于 每 份 样 品 5 个 平 行 样 表 2 互 校 样 品 各 组 分 浓 度 样 品 名 称 NO2-N(µg/L) SiO3-Si(µg/L) PO4-P(µg/L) NO3-N(µg/L) 92.5 46.25 92.5 74. 8.5 4.25 8.5 6.8 c 48.5 24.25 48.5 38.8 2

2. 测 定 结 果 2.1 互 校 样 的 连 续 流 动 分 析 结 果 图 1 连 续 流 动 分 析 仪 测 定 的 结 果 从 上 到 下 四 条 曲 线 分 别 依 次 为 磷 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硅 酸 盐 和 硝 酸 盐 用 连 续 流 动 分 析 仪 测 定 后 自 动 生 成 的 实 验 结 果 横 坐 标 为 测 定 时 间 (sec) 纵 坐 标 为 电 信 号 强 度 (DU, 由 吸 光 度 经 数 模 转 换 器 转 换 为 电 信 号 ) 标 准 工 作 曲 线 与 互 校 样 同 时 测 定 每 条 曲 线 上 的 信 号 叉 依 次 为 : 开 始 信 号 Trcer( 指 示 信 号, 不 参 加 计 算 ), Drift( 质 量 控 制 的 指 标, 本 实 验 以 6ug/L 为 质 量 控 制 指 标 ) Wsh( 清 洗 ), 紧 接 着 的 6 个 信 号 叉 依 次 为 工 作 曲 线 的 6 个 溶 液 (~1µg/L) Drift Wsh 5 个 互 校 样 品 的 平 行 测 定 Wsh 5 个 互 校 样 品 的 平 行 测 定 Drift Wsh 5 个 c 互 校 样 品 的 平 行 测 定, 最 后 一 个 为 结 束 信 号 由 图 1 可 见, 每 种 营 养 盐 的 工 作 曲 线 线 性 很 好, 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 和 磷 酸 盐 的 线 性 回 归 相 关 系 数 依 次 为.99995,.99995,.99995,.9997,r>.999 平 行 样 的 相 对 误 差 的 绝 对 值 依 次 分 别 为 <.4 <.4 <.2 <.6 相 对 标 准 偏 差 分 别 为 <.6% <.72% <.88% <3.8% 其 中 低 浓 度 (4.25µg/L) 硅 酸 盐 相 对 误 差 为.14, 相 对 标 准 偏 差 为 1.63% 在 测 定 的 过 程 中 引 入 了 质 量 控 制 (Drift) 的 手 段, 可 以 监 控 跟 踪 测 定 的 全 过 程 2.2 互 校 样 的 的 测 定 结 果 3

硅 酸 盐 硝 酸 盐.4.6.2 r =.99915.4 r =.99995.2 吸 光 度 (A) 样 品 名 称 c c 样 品 名 称 ) 亚 硝 酸 盐 磷 酸 盐 1.2.8 r =.99875.6.4 r =.99985.4.2 c c 样 品 名 称 样 品 名 称 ) 图 2 不 同 浓 度 互 校 样 品 测 定 结 果 与 工 作 曲 线 图 2 为 分 光 光 度 计 测 定 的 结 果 横 坐 标 测 定 样 品 的 名 称, 纵 坐 标 为 吸 光 度 图 中 依 次 为 5 个 互 校 样 5 个 互 校 样 5 个 c 互 校 样 和 5 个 标 准 溶 液 5 个 互 校 样 品 的 平 行 测 定 Wsh 5 个 互 校 样 品 的 平 行 测 定 Drift Wsh 5 个 c 互 校 样 品 的 平 行 测 定 工 作 曲 的 线 标 准 溶 液 和 互 校 样 同 步 测 定 工 作 曲 线 线 性 较 好, 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 和 磷 酸 盐 的 线 性 回 归 相 关 系 数 依 次 为.99915.99875( 图 中 可 见, 亚 硝 酸 盐 的 工 作 曲 线 稍 有 弯 曲 ).99995.99985,r>.99 相 对 误 差 的 绝 对 值 依 次 为 <.16 <.29 <.35 <.22, 其 中 低 浓 度 ( 4.25µg/L) 硅 酸 盐 未 检 出 相 对 标 准 偏 差 分 别 为 <5% <.29% <21.1% <5.8% 3 讨 论 3.1 两 种 测 定 方 法 对 测 定 结 果 的 影 响 将 所 有 的 测 定 结 果 分 为 两 组, 第 一 组 为 的 3 种 浓 度 的 测 定 结 果, 连 续 流 动 分 析 法 的 结 果 为 第 二 组 SPSS 数 据 统 计 分 析 软 件 进 行 95% 置 信 度 的 T 检 验 和 F 检 验 ( 表 4 ) 表 4 独 立 样 品 T 检 验 Levene's 方 差 检 验 T 检 验 F Sig. t Sig. (2-tiled) 相 对 误 差 95% 置 信 度 区 间 Lower Upper 硅 酸 盐.544.468 1.18.319 6.5493-6.83277 2.819 亚 硝 酸 盐.1.981.15.917 13.5541-25.37162 28.11399 硝 酸 盐 1.494.232 -.574.571 9.19423-24.14196 13.5885 4

磷 酸 盐.11.753 -.17.916 12.76326-27.31337 24.6664 由 表 4 可 见, 硅 酸 盐 亚 硝 酸 硝 酸 盐 磷 酸 盐 的 方 差 检 验 值 (F 值 ) 依 次 为.544.1 1.494.11, 其 相 伴 概 率 依 次 为.468.981.232.753, 全 部 大 于 显 著 性 水 准 ( α =.5), 说 明 两 组 数 据 的 标 准 偏 差 没 有 显 著 性 差 异, 满 足 T 检 验 的 条 件 统 计 分 析 得 到 的 t 值 依 次 为 1.18.15 -.574 -.17, 相 伴 概 率 依 次 为.319.917.571.916 由 相 伴 概 率 可 知 亚 硝 酸 和 磷 酸 盐 的 测 定 结 果 更 一 致 ( 相 伴 概 率 >.91), 这 两 种 营 养 盐 测 定 的 显 色 反 应 完 全 一 致, 引 起 稍 有 差 异 的 只 是 测 定 使 用 的 仪 器 而 硅 酸 盐 和 硝 酸 盐 就 不 同 了, 它 们 不 仅 存 在 测 定 仪 器 的 不 同, 还 存 在 显 色 反 应 不 一 致 的 影 响, 在 这 两 重 控 制 变 量 的 影 响 下, 造 成 这 两 种 营 养 盐 测 定 结 果 之 间 的 一 致 性 较 差 些 尽 管 存 在 着 这 些 差 异, 但 所 有 的 相 伴 概 率 全 部 大 于 显 著 性 水 准 (α =.5), 证 明 两 种 测 定 方 法 对 测 定 结 果 没 有 显 著 性 的 影 响 (P>.5) 3.2 两 种 测 定 方 法 的 平 均 值 与 标 准 值 的 比 较 19% 16% 测 定 值 / 标 准 值 13% 1% 7% 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 磷 酸 盐 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 磷 酸 盐 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 磷 酸 盐 高 浓 度 中 浓 度 低 浓 度 图 3 不 同 浓 度 互 校 样 品 测 定 结 果 的 平 均 值 (n=5) 与 标 准 值 横 坐 标 为 不 同 浓 度 的 营 养 盐, 纵 坐 标 为 测 定 值 与 标 准 值 的 比 值, 误 差 棒 为 相 对 标 准 偏 差 图 中 1% 处 的 直 线 为 标 准 值, 两 条 虚 线 为 标 准 值 ±5% 误 差 的 比 值 区 间 低 浓 度 的 硅 酸 盐 在 图 中 缺 省 由 图 3 的 统 计 分 析 可 以 清 楚 地 发 现 的 准 确 度 相 对 较 高, 除 了 低 浓 度 的 硅 酸 盐 外 其 他 各 浓 度 范 围 的 营 养 盐 测 定 结 果 都 在 标 准 值 ±5% 误 差 的 置 信 区 间 同 时 根 据 图 3 中 各 测 定 结 果 误 差 棒 的 大 小 可 知, 尽 管 都 在 海 洋 调 查 规 范 允 许 的 相 对 标 准 偏 差 的 范 围 内, 但 的 精 密 度 更 高, 重 现 性 更 好 同 样 将 所 有 的 测 定 结 果 分 为 两 组, 分 别 与 标 准 值 进 行 SPSS 的 T 检 验 ( 表 5, 图 4) 5

表 5 平 均 值 与 标 准 值 的 T 检 验 测 定 方 法 连 续 流 动 分 析 法 Levene's 方 差 检 验 T 检 验 Sig. 95% 置 信 度 区 间 F Sig. t (2-tiled) 相 对 误 差 Lower Upper 硅 酸 盐.565.46 1.127.271 6.49585-6.11436 2.7612 亚 硝 酸 盐..995.21.842 12.97185-23.96496 29.1783 硝 酸 盐 1.417.244 -.59.56 9.2351-24.31429 13.45381 磷 酸 盐 2.85.15 2.78.1 9.98579 7.355 48.21495 硅 酸 盐..995.18.915 6.48917-12.59284 13.9929 亚 硝 酸 盐..986.95.925 13.4998-25.49619 27.96715 硝 酸 盐..987 -.15.988 1.36544-21.38592 21.7935 磷 酸 盐 4.21.55 2.755.1 1.56832 7.46515 5.76159 两 种 测 定 结 果 与 标 准 值 的 T 检 验 1.5 显 著 性 水 准 1.5 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 硝 酸 盐 磷 酸 盐 图 4 两 种 测 定 方 法 的 结 果 平 均 值 与 标 准 值 的 显 著 性 水 准 比 较 图 中 直 线 为 显 著 性 水 准 α =1, 当 检 验 双 方 的 相 伴 概 率 < 显 著 性 水 准.1 时 (α<.1), 为 极 显 著 性 差 异, 大 于.5(α>.5) 时 无 显 著 性 差 异 相 伴 概 率 越 接 近 1 时 检 验 双 方 越 趋 于 一 致 由 表 5 可 见, 由 Levene's 方 差 检 验 得 到 的 相 伴 概 率 大 于 显 著 性 水 准 (α =.5), 说 明 进 行 检 验 的 两 方 总 体 方 差 相 等, 符 合 T 检 验 的 条 件 从 表 5 和 图 4 中 T 检 验 的 相 伴 概 率 可 知, 测 定 硅 酸 盐 亚 硝 酸 盐 和 硝 酸 盐 测 的 相 伴 概 率 依 次 为.915.925.988, 可 见 用 测 定 这 三 种 营 养 盐 的 结 果 与 标 准 浓 度 十 分 一 致, 说 明 该 方 法 的 测 定 准 确 度 很 高 测 定 这 三 种 营 养 盐 的 结 果 与 标 准 浓 度 虽 然 没 有 显 著 性 的 差 异 (P>.5), 但 准 确 度 不 如, 尤 其 是 硅 酸 盐 相 伴 概 率 为.217, 可 能 是 受 分 光 光 度 法 对 低 浓 度 硅 酸 盐 检 测 下 限 的 限 制, 未 检 测 到 4.25µg/L 浓 度 的 硅 酸 盐, 使 得 统 计 时 该 组 数 据 的 平 均 值 高 于 标 准 值, 标 准 偏 差 低 于 标 准 值 的 标 准 偏 差 表 5 和 图 2 中 还 可 见 磷 酸 盐 的 相 伴 概 率 为.1, 小 于 显 著 性 水 准 (α <.1), 说 明 磷 酸 盐 的 测 定 值 与 标 准 值 之 间 存 在 显 著 的 差 异, 两 者 方 法 对 磷 酸 盐 的 测 定 都 存 在 着 系 统 误 差, 这 种 误 差 可 能 来 自 于 磷 钼 蓝 法 更 6

适 合 于 低 浓 度 磷 酸 盐 的 定 量 分 析 3.3 两 种 测 定 方 法 采 样 量 和 显 色 反 应 时 间 比 较 表 6 两 种 测 定 方 法 采 样 量 和 显 色 反 应 时 间 采 样 量 (ml) 显 色 反 应 时 间 (min) 采 样 量 (ml) 显 色 反 应 时 间 (min) 硅 酸 盐 5 18 1.4 3 磷 酸 盐 25 1 1.4 3.5 亚 硝 酸 盐 25 2 1.4 3 硝 酸 盐 25 2 1.4 3.5 由 表 6 可 见 测 定 需 要 的 样 品 量 是 样 品 量 的 25 倍 以 上, 显 色 反 应 所 花 的 时 间 也 远 远 地 大 于 可 知 既 省 时 又 节 约 成 本, 适 于 完 成 大 批 样 品 的 测 定 工 作 4 结 语 从 以 上 的 分 析 可 知, 和 对 营 养 盐 测 定 的 结 果 没 有 显 著 性 的 差 异 (P>.5), 但 对 测 定 结 果 的 准 确 度 和 精 密 度 优 于 而 且 连 续 流 动 分 析 法 取 样 量 少, 可 同 时 快 速 测 定 多 种 营 养 盐 ; 全 部 操 作 都 由 电 脑 控 制 定 时 定 量, 故 减 少 人 为 因 素 造 成 的 偶 然 误 差, 使 得 精 密 度 准 确 度 重 现 性 较 有 很 大 提 高 要 完 成 大 批 量 样 品 的 营 养 盐 测 定, 在 实 验 室 选 用 更 为 合 适 但 是, 该 类 仪 器 目 前 还 没 有 国 产 化, 相 对 价 格 昂 贵, 而 分 光 光 度 计 价 格 便 宜, 性 能 也 都 很 稳 定, 更 适 于 进 行 野 外 现 场 营 养 盐 含 量 的 观 测 5 参 考 文 献 [1] 李 凤 岐 李 少 菁. 海 洋 科 学 导 论 冯 世 笮 [M]. 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,1999.133~142 [2] 海 洋 监 测 规 范 ( GB17378-1998) [3] 海 洋 调 查 规 范 ( GB8538-1995) 7