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    化學發光法測定海水中的痕量-博迅工作臺的使用

    返回列表 來源:未知 發布日期:2019-10-14 10:41【

    Fe( II) 是溶解態鐵的重要組成部分,參與海 洋多種生物酶的合成,進而影響海洋初級生產 力及全球 C、N 等物質循環。海水中 Fe( II) 比 Fe ( III) 溶解度更高,且與有機配體的絡合常數在 105 ~ 108 之間,更有利于生物吸收。然而 FeII) 在海水中的氧化半衰期僅為 2 ~ 3 min,氧 化產生的 Fe3 + 進一步水解形成沉淀而被去除,使 其含量極低且分析困難。因此,分析海水中 Fe ( II) 的關鍵在于如何減少氧化及降低方法的檢出 限,提高測量靈敏度并實現現場測量。

    1 材料與方法

    1. 1 實驗裝置

    Fe( II) 分析系統由蠕動泵( Ismatec,瑞士) 、暗 盒 式 化 學 發 光 儀 ( waterville analytical,WA ) 、 “WA”軟件信號接收儀( 計算機) 和樣品管組成。 樣品管將試劑及樣品瓶、蠕動泵、暗盒發光儀、廢 液缸連接起來( 圖 1) 。WA 發光儀密閉不透光, 內部由樣品混合池( A) 和正對混合池的光電倍增 管( photomultiplier tube,PMT) ( B) 組成。測定時, 海水樣品和 luminol 試劑按 1∶ 1 的體積比分別流 入混合池后反應發光,由正上方 PMT 檢測光信號 并發射藍牙信號,隨后被計算機接收并記錄。樣 品流速、積分時間、數據點頻率等參數通過蠕動泵 開關及“WA”軟件進行設置。

    1. 2 主要試劑

    本實驗中所使用藥品、試劑及樹脂均來自 Sigma 公司,藥品及試劑純度為痕量金屬級。 Fe( II) 儲備液( 3 mmol /L) : 根據 Elrod 等的研究,當 pH ≤2 時,水 體 中 的 Fe ( III) 會 向 Fe( II) 轉化,因此參考文獻步驟,稱取一定質 量的( NH4 ) 2Fe( SO4 ) 2·6H2O 固體于 0. 2 mol /L 的 HCl 中溶解,得到 3 mmol /L 的 Fe( II) 儲備液, 使 pH 在 2 以下,以維持 Fe( II) 儲備液的穩定, 4℃下避光保存且每月更換。 Fe( II) 使用液( 1 μmol/L) : 由 pH = 2 的 Milli-Q 水稀釋上述 Fe( II) 儲備液得到,于使用前新配制。 MOPS 使用液( 0. 1 mol /L) : MOPS 是一種酸 性有機緩沖試劑,有效緩沖范圍為 pH 6. 5 ~ 7. 9, 在此 pH 范圍內可以在 5 min 內避免 Fe( II) 的氧化。與 HCl 相比,MOPS 自身性質穩定,不與海 水中活性物質及有機質反應,適 用 于 海 水 中 Fe( II) 的研究。將 MOPS 固體溶解于純水中,用 1 mol /L 的 NaOH 調節至所需 pH,得到 0. 1 mol /L 的 MOPS 溶液,然后用 Chelex-100 樹脂除去其中 的金屬雜質進行純化。Chelex-100 樹脂的清洗參 照 Price的步驟。空白海水: 使用酸洗的特氟龍涂層 GOFLO 瓶 采樣器采集東海海水( 29. 21511° N,125. 40556° E) ,潔凈工作臺(上海博迅SW-CJ-1FD單人單面垂直凈化工作臺)中過濾( 0. 2 μm) 并冷凍保存,該 條件下能夠維持海水中有機質的穩定。使用前恢 復至常溫并在黑暗條件下放置 10 h 以上,以保 證海水中可能存在的 Fe ( II) 被 全 部 氧 化 為 Fe( III) 且不存在其他 Fe( II) 來源,作為條件實驗 中 Fe( II) 的空白海水備用。

    2 結果與討論

    為研究各試劑、空白海水的發光信號對測定 靈敏度的影響,分別: ( a) 測定未添加 Fe( II) 時的空白信號值,即各試劑及空白海水的發光信號; ( b) 測定添加 Fe( II) 后的信號值,在上述各試劑 和空白海水中分別添加 4 nmol /L Fe( II) 后,其信 號值如何變化,并計算與( a) 步驟所得信號的比 。試劑流速影響樣品、試劑從進樣到混合池的 時間間隔,流速太小會增大 Fe( II) 的氧化損失。 綜合考慮混合池體積、Fe( II) 氧化損失、試劑成本 等因素,我們設置蠕動試劑流速范圍在 1 ~ 8 mL / min 之間,測定含相同 Fe( II) 濃度的海水中發光 信號隨流速的變化情況,并利用曲線方程計算 Fe( II) 濃度數值,比較其精密度。結果表明發光 靈敏度隨流速的增大而增加,二者呈現一元二次 函數關系。檢驗流速( 1、3、5、7、8 mL /min) 對發 光信號 I-Fe( II) 濃度工作曲線擬合度的影響,結 果表明工作曲線的相關系數( R2 ) 均在 0. 999 以 上。

    3 結論

    ( 1) 條件探究實驗表明 MOPS 加入量、緩沖 pH、luminol 濃度、試劑流速、積分時間等因素對Fe( II) 的測定影響較小,但會顯著改變發光靈敏 度的 大 小。本文最佳實驗條件為: 緩 沖 pH 為 7. 2、MOPS 加 入 量 為 2 mmol /L,流 速 為 3 mL / min、信號積分時間為 200 ms、luminol 濃度為 1mmol /L。該方法測得東海海水的檢出限為 116 pmol /L,線性范圍為 0. 116 ~ 150 nmol /L。重復 7 次測定 Fe( II) 濃度為 4. 0000 nmol /L 的海水的平 均 濃 度 為 4. 0543 nmol /L,回 收 率 為 96% ~ 107% ,測定的精密度 RSD 為 3. 58% ( n = 7) ,t 檢 驗結果表明平均值與標準值之間無顯著性差異 ( P = 0. 95) 。
    ( 2) 本文在現有方法基礎之上,采用有機緩 沖試劑 MOPS 代替無機 HCl 加入到海水樣品中以 延緩 Fe( II) 的氧化,并測得中國近海中 Fe( II) 的 含量分布。主要改進如下: ( a) 首次對有機緩沖 試劑 MOPS 的用量及緩沖 pH 進行詳細探討,研 究其對不同 Fe( II) 濃度的海水的測定影響; ( b) 優化各實驗條件,包括 MOPS 的用量及緩沖 pH、 luminol 濃度、試劑流速、積分時間等,以滿足中國 近海海水中 Fe( II) 的分析要求。
    ( 3) 本文將該系統應用到中國近海青島沿岸 Fe( II) 的實際測定中,驗證了該方法在中國近海 研究中的可行性,且豐富了中國近海 Fe( II) 的數 據,為進一步研究中國近海溶解態鐵的形態及生 物化學過程奠定了基礎。

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