基于脉动变光程的分光光度法自标定检测磷酸盐.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第4期2012年4月ChineseJournalofAnalyticalChemistry622～625DOl：l0．3724／SP．J．1096．2012．11052基于脉动变光程的分光光度法自标定检测磷酸盐叶树明1,2汤亚伟1,2高丹蒋凯(浙江大学生物医学工程教育部重点实验室’，生物医学工程与仪器科学学院，杭州310027)(中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海201108)摘要分光光度法应用于磷酸盐长期监测存在络合物对透光窗口附着污染的干扰问题。本研究采用新的脉动变光程的分光光度检测原理，提出自标定检测方法，开发了脉动可变光程的

2、机械装置。利用此设备实现了水体磷酸盐检测的长期原位自标定。利用本方法与传统分光光度计进行长期监测对比实验，结果表明：本方法能够有效去除镜头附着污染等干扰因素影响，提高了检测结果的准确性与可靠性。关键词分光光度法；磷酸盐；脉动变光程1引言磷是生物能量传输和动植物、浮游生物生长必需的营养要素，水体中的氮和磷的浓度及其比值显著影响浮游植物的丰度及种类。磷的生物可利用性可能直接影响到全球海洋初级生产力水平]。因此，磷酸盐含量是生物地球化学过程的关键参数，而活性磷酸盐是研究磷在水体中循环的最关键参数。目前，实验室的活性磷酸盐检测方法主要有磷钼黄分光光度法、磷钼蓝(Phosphomolybdenum

3、blue，PMB)分光光度法及流动注射分光光度法等_2]。由于在磷酸盐长期在线监测过程中，有色络合物会累积附着在透光窗口上，导致测量得到的透射光强度减弱，从而使检测结果偏离标定曲线，产生检测误差。克服有色络合物附着污染的有效方法是对仪器进行定期标定。但长期在线标定存在以下的问题：(1)现场环境一般难以在线标定，并且标准溶液也难以在线长期保存；(2)标定只能保障特定时刻数据检测的准确性，而无法保障介于两次标定之间的检测数据的准确性。已有研究者基于改进试剂的保存状态和条件，解决了传统分光光度法所需的试剂保存有效期较短的问题[5～，但是并没有解决络合物附着污染带来的干扰问题。有研究者提出在数据

4、处理中对监测数据进行线性补偿的方式，去除在长期监测中因有色络合物污染透光窗口导致光强减弱的干扰删。但是这种方法只对特定场所的匀速渐变附着有效，而现场络合物附着往往是阶段性突变过程，所以该补偿方法不具有通用性。再者，络合物在透光窗口沉积与磷酸盐样品浓度及检测频率有关。因此，该线性补偿的方法并不能实质解决干扰问题。针对活性磷酸盐长期原位监测问题的瓶颈，本研究提出一种新的方法——脉动变光程检测，即将分光光度检测的光程分为多等分的脉动量，当检测光程变化一个或多个脉动量时，检测装置动态记录测量的吸光量。该原理引入一个稳定的检测光程变化量△L，而测量的吸光量的变化量仅与△L、待测物浓度与吸光常数相关

5、。因此，其它干扰因素，如光源漂移、有色络合物附着等，则可视为不变量被除去。2检测原理如果在较短时间内，改变检测光通过待测物的吸光光程(L)，也就是恒压改变检测容腔的容积，而保持待测物温度、压力、浓度(c)等不变，由于络合物附着扰动是一个相对长期缓慢变化过程，因此在前后相邻的检测过程中可视为不变量。则脉动变光程后待测物的光程变化了△L。根据朗伯一比尔定律，上述过程可表示为：2=Jo·P一‘△L·PAAA(1)其中，I。为人射光强，，为光程变化后检测到的透射光光强，￡为摩尔吸光系数，e，c和L分别是因污201卜09-16收稿；201l一1卜O7接受本文系国家自然科学基金(No．4090605

6、0)和中央高校基本科研业务费专项资金(No．2010QNA5023)资助E-mail：arkie@zju．edu．cn第4期叶树明等：基于脉动变光程的分光光度法自标定检测磷酸盐623染引入的干扰量。式(1)经变换可以得到：△A—ln(笔)一￡·c·△L(2)式中，△A为吸光度差，为光程变化前检测到的透射光光强，对公式(2)变换可以得到：c一△A／(eAL)(3)由公式(3)可知，当前的待测物浓度c只与△A，e，△L这几个变量相关，即该方法在每一次检测过程中，实现了自标定。因此根据公式(3)建立标准曲线，可以成功消除络合物附着干扰对检测的影响。3实验部分3．1仪器与试剂CHEM4一VIS—

7、FIBER分光光度计(Oceanoptics)；脉动变光程分：光度系统(自制，图1)。CHEM~VIS-FIBER分光光度计覆盖430--990am的光谱范围，光学分辨率为1．0nm，通过RS232串行接口可将光强数据发送给数据接收端。cl{EM4_VIs—FIBER通过准直镜和光纤，可以实现将其光源和探测器应用于脉动变光程分光光度系统。6．0mol／LHSO(分析纯)；钼酸铵溶液：溶解28g钼酸铵(分析纯)于200mL水中；酒石酸