林奇，林紅梅，包洋鳴

（1.國(guó)家海洋局海洋–大氣化學(xué)與全球變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén) 361005；2.國(guó)家海洋局第三海洋研究所，福建廈門(mén) 361005；3.廈門(mén)大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建廈門(mén) 361005）

海洋中的含氮無(wú)機(jī)離子（NO3–，NH4+和NO2–）是海洋中最為重要的營(yíng)養(yǎng)鹽種類(lèi)，其中NH4+是開(kāi)闊大洋三氮中含量第二位的含氮離子，它在生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中扮演十分重要的角色。首先，NH4+與NO3–一樣，均可被生物直接吸收利用；其次，由于NH4+主要循環(huán)過(guò)程在上層海洋（約400 m以淺），及其參與生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程的特殊性，NH4+成為研究區(qū)分新生產(chǎn)力和再生生產(chǎn)力的關(guān)鍵形態(tài)［1］。

在近岸區(qū)域，由于人為活動(dòng)的影響，NH4+濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)開(kāi)闊大洋，尤其在網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)等區(qū)域，其高濃度的存在將對(duì)海洋生物產(chǎn)生毒害作用［2–3］，因此測(cè)量海洋中的NH4+具有十分重要的意義。近年來(lái)，人們不斷開(kāi)發(fā)新的分析方法用于海洋中NH4+的檢測(cè)［4–9］。

海水樣品中的陽(yáng)離子種類(lèi)很多，且彼此間的濃度差異非常大。筆者曾對(duì)海水中陽(yáng)離子采用高容量柱IonPac CS16進(jìn)行等度淋洗分離，抑制電導(dǎo)法測(cè)定，建立了海水陽(yáng)離子精密分析方法［10］，樣品經(jīng)稀釋后進(jìn)樣，可在30 min 內(nèi)同時(shí)檢測(cè)Li+，Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Sr2+6種陽(yáng)離子，但該法無(wú)法同時(shí)測(cè)定海水中的NH4+。筆者嘗試采用二維色譜法測(cè)量海水中的NH4+，取得了較滿(mǎn)意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

離子色譜儀：ICS–90A型，配IonPac CS16分離柱／CG16 5 mm保護(hù)柱、CSRS–300 4 mm陽(yáng)抑制器、RFC–30淋洗液發(fā)生器（EGC–MSA）、PC10 PCR加壓容器，美國(guó)戴安公司；

離子色譜儀：ICS–2500型，配GP50梯度泵、EG50淋洗液發(fā)生器（EGC–MSA）、CD25A電導(dǎo)檢測(cè)器、IonPac CS12A分離柱／CG12A–4 mm保護(hù)柱、SC–CSRS–300 4 mm鹽轉(zhuǎn)換器、Chromeleon色譜工作站、LC25色譜單元（用于40℃恒溫），美國(guó)戴安公司；

電子分析天平：CP224S型，感量為0.1 mg，瑞士賽多利斯公司；

甲基磺酸（MSA）淋洗液：由EGC ⅢMSA 試劑包自動(dòng)生成，美國(guó)戴安公司；

Na+標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，編號(hào)為GBW(E)080127，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

NH4+標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，編號(hào)為GBW(E)080525，中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）。

1.2 色譜條件

1.2.1 一維色譜

色譜柱：IonPac CS16分離柱／CG16 5 mm保護(hù)柱；CSRS–300 4 mm抑制器：外加水模式，112 mA；淋洗液：30 mmol／L MSA溶液，等度淋洗；流量：1 mL／min；色譜柱和抑制器溫度：40℃；進(jìn)樣體積：25 μL。

1.2.2 二維色譜

色 譜 柱：IonPac CS12A／CG12A 4 mm柱；SC–CSRS–300 4 mm抑制器：自循環(huán)模式，抑制電流為32 mA；淋洗液：8 mmol／L MSA溶液，等度淋洗；流量：1 mL／min；色譜柱和電導(dǎo)池溫度：40℃；進(jìn)樣體積：1 300 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的前處理

IonPac CS–16色譜柱具有8 000 μeq／柱的高容量柱，可分離10 000∶1以上比例的Na+與NH4+，但仍不能用來(lái)直接進(jìn)樣分離海水中的Na+和NH4+，需要將海水適度稀釋才能有效分離。分別選擇10%，20%，50%的海水樣品，以30 mmol／L MSA溶液等度淋洗，取25 μL進(jìn)樣，觀(guān)察分離效果。結(jié)果只有10%和20%的海水樣品可以將Na+與NH4+分開(kāi)，50%的海水樣品色譜圖中Na+的色譜峰已經(jīng)將NH4+色譜峰掩蓋。選擇經(jīng)10倍稀釋的海水進(jìn)樣，樣品中的Na+，NH4+保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)溶液的保留時(shí)間基本一致。

2.2 閥切換時(shí)間窗口的選擇

閥切換時(shí)間窗口的確定是關(guān)鍵的步驟之一，在第一維色譜中，選擇抑制器出口與連接第二維色譜相同距離的管線(xiàn)直接接至電導(dǎo)池，觀(guān)察Na+，NH4+的出峰變化，10%海水樣品中Na+的保留時(shí)間為7.34 min，結(jié)束時(shí)間為8.5 min；而NH4+的出峰開(kāi)始時(shí)間為8.4 min，保留時(shí)間為8.78 min，結(jié)束時(shí)間隨濃度的增加而延長(zhǎng)。在二維色譜中，高濃度NH4+的整個(gè)出峰時(shí)間達(dá)到1.1 min，因此采用大體積定量環(huán)1 300 μL進(jìn)樣，二維色譜閥切換裝樣的時(shí)間窗口設(shè)為8.3～9.6 min，以保證在IonPac CS16分離的NH4+組分能全部進(jìn)入二維色譜的定量環(huán)中。儀器的淋洗程序列于表1。

表1 淋洗程序

2.3 淋洗液對(duì)二維色譜NH4+分離的影響

分別采用4，6，8，12，16，20 mmol／L MSA溶液作為淋洗液，考察使用IonPac CS12A柱時(shí)MSA淋洗液濃度對(duì)NH4+色譜峰高及其與Na+分離效果的影響。結(jié)果表明淋洗液濃度越低，Na+與NH4+之間的分離度越好，但同時(shí)NH4+的色譜峰高越來(lái)越小，雖然對(duì)峰面積影響不大，但對(duì)靈敏度卻有影響。選擇了8 mmol／L MSA溶液淋洗，抑制電流選擇為32 mA，色譜分離效果與信噪比都較為理想，分析時(shí)間與一維色譜的時(shí)間同步完成，Na+與NH4+保留時(shí)間分別為8.98 min和10.53 min。圖1為海水樣品在8 mmol／L MSA淋洗液條件下的二維色譜圖。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)與方法檢出限

分別配制質(zhì)量濃度為1，10，20，40，60，80，100，500，1 000，5 000，10 000 μg／L的系列NH4+標(biāo)準(zhǔn)溶液，將裝有樣品的PP瓶放于PC10 PCR加壓容器罐中，以特氟隆管接觸樣品加壓裝樣，按1.2色譜條件及表1儀器淋洗程序運(yùn)行，采用1.0 μg／L NH4+標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)樣7次，計(jì)算方法檢出限，依據(jù)色譜峰3倍信噪比(S／N)確定儀器的檢出限(LOD)。線(xiàn)性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限如表2。

圖1 海水樣品的二維色譜圖

2.5 方法精密度和加標(biāo)回收試驗(yàn)

采用10 μg／L NH4+標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)樣7次，計(jì)算方法精密度，見(jiàn)表3。同時(shí)采用陳化的海水進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，對(duì)稀釋10倍的海水樣品分別加標(biāo)20 μg／L和100 μg／L后連續(xù)測(cè)定5次，加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由表3、表4可知，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%，加標(biāo)回收率為80.8%～105.8%，表明本法測(cè)量精密度和準(zhǔn)確度良好。

表2 線(xiàn)性范圍、相關(guān)系數(shù)及檢出限

表3 方法精密度試驗(yàn)結(jié)果

表4 海水樣品中NH4+的加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

2.6 樣品測(cè)定

海水樣品在現(xiàn)場(chǎng)用潔凈的PP瓶取樣，分析時(shí)將樣品經(jīng)重量法稀釋10倍后，用經(jīng)潔凈處理的0.2 μm水性PTFE微孔濾膜器（Lot Number：00153196，美國(guó)熱電公司）過(guò)濾進(jìn)樣，采用該方法對(duì)近岸海水樣品進(jìn)行分析，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 海水樣品銨離子分析結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

采用二維色譜電導(dǎo)檢測(cè)法測(cè)定了海水中的銨離子含量，方法較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)樣分析，每個(gè)樣品分析時(shí)間約25 min，檢出限(LOD)可達(dá)到0.05 μg／L，采用SC–CSRS–300鹽轉(zhuǎn)換器，NH4+的線(xiàn)性范圍可以從0.001～10 mg／L。但由于樣品需要稀釋后進(jìn)樣，方法的靈敏度對(duì)于近岸海水勉強(qiáng)夠用，不適合大洋表層海水中NH4+的檢測(cè)，有待于繼續(xù)開(kāi)發(fā)更靈敏的方法并開(kāi)展海水中多種有機(jī)胺同步測(cè)定，目前這部分工作正在進(jìn)行之中。

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