摘要：介紹了間隔流動(dòng)分析和流動(dòng)注射分析的原理、儀器構(gòu)造及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用；簡(jiǎn)要介紹了SKALAR SAN 間隔流動(dòng)注射分析儀和它在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的7個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目：揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、總氰化物、硝酸氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、磷酸鹽。 
         關(guān)鍵詞：間隔流動(dòng)分析；流動(dòng)注射分析；環(huán)境監(jiān)測(cè)

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人民的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，國(guó)家和地方都不斷制定出更加嚴(yán)格的環(huán)境污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，使得環(huán)境監(jiān)測(cè)的任務(wù)日益繁重，要求越來(lái)越高，因此手工操作的傳統(tǒng)化學(xué)分析方法在速度和準(zhǔn)確性等方面都漸漸適應(yīng)不了形勢(shì)的發(fā)展，自動(dòng)化已成為監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。為了適應(yīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的發(fā)展，我站于2001年購(gòu)買了一臺(tái)荷蘭SKALAR公司SANpius間隔流動(dòng)分析儀（SFA，segmented fiow analyesr），用于實(shí)驗(yàn)室的水質(zhì)分析，得益于該儀器的使用，一些常規(guī)的水質(zhì)分析工作得以高效地完成。

       在水質(zhì)自動(dòng)分析中有兩種常用的技術(shù)，一種是間隔流動(dòng)分析（SFA），也稱為連續(xù)流動(dòng)分析（CFA，continuous flow analysis），間隔連續(xù)流動(dòng)分析（SCFA，segmented continuous flow analysis）；另一種稱為流動(dòng)注射分析（FIA，flow injection analysis），這兩種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于歐美的水處理、環(huán)保行業(yè)和我國(guó)的煙草、啤酒、自來(lái)水、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站和一些科研院校。由于它們較高的價(jià)格，從幾十萬(wàn)到一百多萬(wàn)，在我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域尚未得到廣泛的應(yīng)用，目前只有廣東省站，深圳、汕頭、上海、武漢等市站擁有此類儀器。本人在使用SKALAR SFA過(guò)程中，經(jīng)常有兄弟單位的電話詢問(wèn)和上門(mén)來(lái)訪，他們對(duì)該儀器表現(xiàn)了濃厚的興趣但還不甚了解，故本人將使用的SFA和調(diào)研的FIA資料整理出來(lái)，供廣大同行們借鑒和探討。

      國(guó)內(nèi)的一些高校和科研單位自行研制了FIA，如華東理工大學(xué)、淮北煤炭師范學(xué)院、陜西師范大學(xué)、北京有色金屬研究總院等，但存在一些缺陷，沒(méi)有規(guī)模化生產(chǎn)，因此該類儀器大多依*進(jìn)口。國(guó)外專業(yè)的生產(chǎn)商有荷蘭SKALAR公司，美國(guó)LACHAT儀器公司，英國(guó)BURKARD科學(xué)公司和日本F.I.A.儀器公司等。

1 SFA和FIA的分析原理

      上個(gè)世紀(jì)50年代末期，SFA首次用于實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化分析和在線監(jiān)測(cè)。如圖1所示(略)，使用一個(gè)多通道的蠕動(dòng)泵P作為動(dòng)力，壓擠聚乙烯泵管使其受到負(fù)壓，將試劑R，樣品S和空氣定量地吸入到管路系統(tǒng)RC中，進(jìn)行稀釋，加樣，混合，分離和加熱等反應(yīng)，反應(yīng)完成后進(jìn)入檢測(cè)器D檢測(cè)，再通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)DP處理和顯示結(jié)果。其顯著的特征是在R和S混合之前，由間隔引入的空氣將液流分割成一個(gè)個(gè)區(qū)段，即樣品是一個(gè)接一個(gè)進(jìn)入的，之間被氣泡間隔，故稱為間隔流動(dòng)分析。引入氣泡有兩個(gè)目的，一是由于氣泡有一定的張力，將前一個(gè)樣品留在管壁上的殘留液推向前進(jìn)，避免前后樣品的擴(kuò)散和混合，起到清洗的作用。其二是將樣品分隔成很多小的片段，每一片段均發(fā)生相同的反應(yīng)，可提高反應(yīng)的精度。該儀器是在化學(xué)反應(yīng)完全后檢測(cè)，由于化學(xué)反應(yīng)完全時(shí)是反應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)，故該類儀器也叫穩(wěn)定區(qū)測(cè)定儀。但該方法有局限性，一是要求管道反應(yīng)必須達(dá)到平衡，二是需要引入空氣，且在測(cè)量前必須除去，使得儀器裝置比較復(fù)雜。

     1975年丹麥學(xué)者Ruzika和E.H.Hansen為了更迅速地處理大批量的樣品，在SFA的基礎(chǔ)上首創(chuàng)了FIA技術(shù)，他們當(dāng)時(shí)所做的改進(jìn)包括準(zhǔn)確地注射樣品，不引入空氣泡間隔和減小管道內(nèi)徑，結(jié)果出峰時(shí)間大大縮短。FIA與SFA的根本不同之處在于，一是它的進(jìn)樣方式是借助于進(jìn)樣閥，將一定體積的樣品以“塞”的形式逐個(gè)注射到一定流速的載液中，由于對(duì)流擴(kuò)散和分析擴(kuò)散作用，被測(cè)樣品在載流中分散成具有一定濃度梯度的試樣帶，在流動(dòng)中與載流發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。二是它拋棄了傳統(tǒng)的建立在平衡體系基礎(chǔ)上的穩(wěn)態(tài)概念，樣品在檢測(cè)時(shí)尚未達(dá)到化學(xué)和物理的平衡，屬于動(dòng)力學(xué)分析法范疇的定時(shí)法。其分析的重復(fù)性取決于精確控制各種條件，如準(zhǔn)確注入樣品體積，嚴(yán)格控制S和R在管道中的停留時(shí)間，恒定的分散度和溫度等。該方法的引入，大大提高了分析速度，每小時(shí)可分析多達(dá)幾百上千個(gè)樣品，減少了樣品試劑的消耗和副反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)也擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，并且儀器相對(duì)簡(jiǎn)單和便宜，成為分析化學(xué)技術(shù)上的一次重大突破。

       但FIA并非能解決所有的問(wèn)題，其非間隔和樣品注射的缺點(diǎn)是樣品在液流中的逐漸分散可能導(dǎo)致靈敏度的下降，管徑太細(xì)相對(duì)于SFA易于堵塞，樣品本身或反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡會(huì)帶來(lái)誤差，不太適合一些慢反應(yīng)和需要較高溫度的反應(yīng)。1985年，Pasquini提出了結(jié)合二者的新技術(shù)，后來(lái)被稱之為“間隔流動(dòng)注射分析”（SFIA，segmented flow injection analysis），其對(duì)于FIA的改進(jìn)在于設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的注射閥，使得每個(gè)樣品被前后兩個(gè)氣泡間隔，這樣有效地消除了樣品的縱向擴(kuò)散。

3 SFA和FIA的儀器組成

       二者的儀器都包括四個(gè)部分：自動(dòng)取樣器；化學(xué)反應(yīng)單元；檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

      SFA的取樣器為取樣針吸入樣品，F(xiàn)IA為注射閥進(jìn)樣，二者的XYZ型三維取樣器可同時(shí)擺放幾百個(gè)樣品�；瘜W(xué)反應(yīng)單元完成樣品的預(yù)處理和各種物理化學(xué)反應(yīng)，如通過(guò)螺旋管的切變，液流在管內(nèi)自身翻動(dòng)得以混勻；在管路中適當(dāng)位置添加或用水稀釋試劑；使得用透析膜分析大分子；通過(guò)螺旋管的長(zhǎng)短控制反應(yīng)時(shí)間；通過(guò)電熱絲加熱；利用重力分離水和有機(jī)物；利用紫外燈在線消解；利用微型蒸餾器在線蒸餾等等。如圖2所示(略)，二者均可接上各種檢測(cè)器。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成結(jié)果表格。

       二者均采用模塊化的設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊做一項(xiàng)分析，模塊之間相互獨(dú)立，互不干擾，可同時(shí)開(kāi)動(dòng)多個(gè)模塊分析多個(gè)項(xiàng)目。用戶可根據(jù)自身需要選配項(xiàng)目反應(yīng)模塊。二者均實(shí)現(xiàn)了從開(kāi)機(jī)、預(yù)處理、反應(yīng)、檢測(cè)，出結(jié)果到關(guān)機(jī)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化。

4 SFA和SIA的應(yīng)用領(lǐng)域

       二者均可應(yīng)用于水（飲用水、廢水、海水等）、土壤、煙草、啤酒、食品飲料、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等領(lǐng)域。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的分析項(xiàng)目有：揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、氰化物、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮、氨、總氮、磷酸鹽、總磷，各種元素分析等。

5 SKALAR SAN間隔流動(dòng)分析儀及檢測(cè)項(xiàng)目

        本實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置的SKALAR SANplus間隔流動(dòng)分析儀取樣器為1050型，單針取樣，可同時(shí)擺放140個(gè)樣品，有對(duì)超出最高標(biāo)準(zhǔn)的樣品進(jìn)行自動(dòng)稀釋的功能。

       選配了7個(gè)模塊，在化學(xué)反應(yīng)單元上擺放兩層，分別分析揮發(fā)酚、總氰化物、陰離子表面活性劑、亞硝酸鹽氮、硝酸氮、氨氮和磷酸鹽共7個(gè)項(xiàng)目。一次最多可同時(shí)開(kāi)通4個(gè)模塊，如用同一個(gè)樣品同時(shí)分析硝酸氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和磷酸鹽4個(gè)項(xiàng)目。檢測(cè)器為數(shù)字式光度計(jì)，直接顯示由吸光度光度轉(zhuǎn)化而來(lái)的電信號(hào)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可打印出樣品濃度表格、回歸曲線和譜峰。

       以實(shí)驗(yàn)室的空白樣品（配置標(biāo)準(zhǔn)溶液所用的蒸餾水）作為基線，每采集一個(gè)樣品后，接著采水清洗管道，消除前一個(gè)樣品對(duì)后續(xù)樣品的影響。每隔幾個(gè)樣品插入同一標(biāo)尺樣進(jìn)行高濃度漂移校正。采集蒸餾水做基線校正。為防止某些物質(zhì)對(duì)低濃度敏感指標(biāo)如揮發(fā)酚和陰離子洗滌劑的干擾，檢測(cè)器采用單光束雙濾光片自動(dòng)進(jìn)行背景扣除。

       SKALAR采用模塊的方式將多項(xiàng)經(jīng)典的手工操作的分析方法組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)分析的自動(dòng)化。有了該儀器，我站以前由幾個(gè)人負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，現(xiàn)在可以由一兩個(gè)人完成，使得一部分人從疲于應(yīng)付常規(guī)的測(cè)量中解放出來(lái)，既節(jié)約了人力資源和分析成本，也提高了工作效率和分析結(jié)果的質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

       間隔流動(dòng)分析和流動(dòng)注射分析是兩種微量、快速、靈敏、準(zhǔn)確，平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單的自動(dòng)儀器分析方法，特別適用于大批量常規(guī)樣品的分析，可實(shí)現(xiàn)多組分的同時(shí)測(cè)定，其各類性能指標(biāo)都不亞于傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的研究和分析工作者使用它們進(jìn)行研究和監(jiān)測(cè)，特別是FIA與光吸收、熒光，化學(xué)發(fā)光等光學(xué)檢測(cè)器的聯(lián)用測(cè)定有機(jī)物，以及作為一種進(jìn)樣和在線富集的方法與AAS、ICP的聯(lián)用進(jìn)行元素分析，提高了測(cè)定的靈敏度，擴(kuò)大了分析的范圍。ISO和EPA正考慮將一些FIA方法作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法，在我國(guó)一些FIA方法已成為統(tǒng)一的或試行環(huán)境監(jiān)測(cè)方法。當(dāng)前，盡管國(guó)內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作者使用這兩種方法的不多，也很少有論文發(fā)表，由于其突出的優(yōu)越性，可以預(yù)見(jiàn)，它們會(huì)在較短的幾年中，受到越來(lái)越多的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作者的重視，應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的常規(guī)分析，為提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率和質(zhì)量服務(wù)。

       參考文獻(xiàn)（略）

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