荧光法叶绿素在线分析仪分析性能评价

发布于:2021-06-23 06:40:25

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               分 析 仪 器            2011年第4期 

荧光法叶绿素在线分析仪分析性能评价

胡海珠 刘君华 安胜波 陈清清 马培羚 党 国
(河 北 先 河 环 保 科 技 股 份 有 限 公 司 ,石 家 庄 ,050035)

  摘 要 研究了荧光法叶绿素在线分析仪的分 析 性 能,探 讨 了 干 扰 因 素 对 测 定 结 果 的 影 响,对 实 际 水 样 进 行 了测试,并进行了现场试验。该分析仪操作简单,无 二 次 污 染,干 扰 程 度 小,仪 器 测 得 值 与 标 准 方 法 具 有 较 好 的 一 致性,现场运行稳定,测得数据可靠。仪器的探头式设计适合于环境水质的 实 时 原 位 监 测。 根 据 测 得 河 流、湖 泊 等 水 体 中 叶 绿 素 a值 的 变 化 ,可 预 测 水 体 的 富 营 养 化 程 度 。
关键词 荧光法 叶绿素 在线分析仪 实时监测

1  前   言
浮游植物的含量对于预测有害海藻的爆发和间 接测量水体富营养化程度具有重要意义 。 [1] 水 体 中 的叶绿素浓度反映 了 水 中 浮 游 植 物 的 含 量,是 评 估 浮游植物光合作用过程中将无机物质转变为有机物 质时有机物生 产 力 的 一 个 重 要 指 标 。 [2,3] 叶 绿 素 根 据光学特征分为a、b、c、d 4类,其中叶绿素a (chlo- rophyll a)涉及所有的藻类浮游植物,而其它 3 类的 光合作用所 吸 收 的 光 能 最 终 都 要 传 送 给 叶 绿 素 a, 因此,水质环境监测 中 所 说 的 叶 绿 素 一 般 指 的 是 叶 绿素a[4]。叶绿素a是 河 流、湖 泊、水 库 等 水 体 水 质 监测中的常规监测项目。
叶绿素a的 测 定 方 法 主 要 有 分 光 光 度 法 和 [5,6] 荧光分析法 。 [7] 传统上测定水体中的叶绿素常 采 用 分 光 光 度 法 ,一 般 是 在 实 验 室 中 取 样 测 量 ,存 在 取 样 困 难 、定 位 随 机 性 大 、预 处 理 步 骤 繁 琐 、测 量 周 期 长 、 人 力 和 财 力 耗 费 量 大 等 缺 点 ,而 且 不 能 连 续 监 测 ,无 法获得水体富营养化第一阶段重要的实时数据。采 用荧光光度 法 测 定 水 体 中 的 叶 绿 素 a,灵 敏 度 比 分 光光度法高10倍,不 需 对 样 品 进 行 预 处 理,可 直 接 进行测试,操作 简 单。 叶 绿 素 的 连 续 监 测 通 常 用 现 场荧光仪,但目前 的 荧 光 法 叶 绿 素 分 析 仪 普 遍 为 柜 式 设 计 ,体 积 较 大 ,价 格 昂 贵 ,在 水 质 监 测 时 ,需 安 装 水 样 采 集 装 置 ,对 水 体 进 行 采 集 ,增 加 了 水 质 测 量 的 成 本 ,而 且 不 能 到 现 场 灵 活 运 用 ,难 以 实 现 水 体 中 叶 绿素的实时原位分析。
河北先河环保科技股份有限公司研制开发的荧

光 法 叶 绿 素 在 线 分 析 仪 为 探 头 式 设 计 ,体 积 小 ,重 量 轻,可直接投入 水 中 对 水 体 进 行 原 位 监 测。 实 验 证 明 ,该 仪 器 能 基 本 满 足 河 流 、湖 泊 等 水 体 中 叶 绿 素 监 测的技术要求。
2  实 验 部 分
2.1  工 作 原 理 将 微 型 探 头 直 接 投 入 水 中 ,光 源 发 出 的 光 ,经 过
470nm 滤光片,照射被 测 水 体 中 的 浮 游 植 物。 浮 游 植物中的叶绿素 a受 到 激 发 后,发 出 比 激 发 光 波 长 更长的荧光,荧光强 度 与 叶 绿 素 浓 度 在 一 定 范 围 内 存在线性关系。受激后发出的荧光被光电倍增管接 收 产 生 电 信 号 ,根 据 电 信 号 的 强 弱 ,计 算 被 测 水 体 中 叶绿素a的含量。 2.2  仪 器 和 试 剂
叶绿素分析仪(河 北 先 河 环 保 科 技 股 份 有 限 公 司 );可 见 分 光 光 度 计 (精 确 到 2nm)。
叶绿素a标准品,日本 Wako公司,10mg装。 实验用水为18ΜΩ 的二次去离子水; 无 水 乙 醇 ;零 点 校 正 液 为 蒸 馏 水 ;量 程 校 正 液 采 用分析仪量程上限值80%的标 准 溶 液;浊 度 标 准 溶 液(参照 GB13200-91配制[8]);盐酸、氢氧化钠。以 上 试 剂 均 购 自 国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公 司 (上 海 )。
3  结 果 与 讨 论
3.1  分 析 性 能 仪器 测 量 范 围 为 0~300μg/L,分 为 不 同 的 量
程,在实际应用中根 据 被 测 水 体 叶 绿 素 浓 度 的 大 小

基 金 项 目 :国 家 十 一 五 项 目 (2006BAK03A00)。 作 者 简 介 :胡 海 珠 ,女 ,1985 年 出 生 ,硕 士 ,主 要 从 事 环 境 监 测 仪 器 研 究 工 作 。E-mail:hhz0419@163.com

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选 择 不 同 的 量 程 。 将 叶 绿 素 a标 准 溶 液 配 置 成 3 个 浓度梯度,每 个 样 品 重 复 测 定 6 次,结 果 如 表 1 所 示 ,相 对 标 准 偏 差 不 超 过 0.89% 。

表 1 不同浓度梯度水样测定值

测定次数
1  2  3  4  5  6  *均值 RSD(% )

工作液1 (20μg/L)
20.1  20.2  20.2  20.3  20.0  19.8  20.1  0.89 

工作液2 (50μg/L)
50.2  50.4  50.3  50.5  51.0  50.1  50.4  0.63 

工作液3 (80μg/L)
80.8 81.0 81.3 80.5 80.1 80.7 80.7 0.51

将分析仪放置在零点校正液中,连 续 测 定 24h, 每小时测定一次,并 在 零 点 漂 移 前 后 分 别 测 试 量 程

校正液,反复实验,测得该仪器 零 点 漂 移 小 于 0.5% FS,量程漂移小于1.0% FS。 3.2  浊 度 的 影 响
采用50μg/L 水 样,加 入 不 同 量 的 浊 度 标 准 溶 液 ,调 节 水 样 浊 度 值 。 不 同 浊 度 水 样 ,测 试 结 果 如 表
2所示。 浊度小于 20NTU 时,相 对 误 差 小 于2.4%,对
测定结果 影 响 不 大,基 本 符 合 地 表 水[9]、地 下 水[10] 和生活饮用水 标 [11] 准中浊度指标对仪器的要求。
3.3 pH 的影响 酸度 较 高 或 较 低 均 会 加 速 叶 绿 素 的 分 解,采 用
叶绿 素 浓 度 为 50μg/L 的 水 样,分 别 用 盐 酸 和 NaOH 溶液调节水样 pH 值。不同酸碱度对测量 结 果 的 影 响 见 表 3。
实验表明,本仪器适用于 pH 值4.0~8.0的 水 体中叶绿素含量的测定。

浊 度 值 (NTU) 测 量 值 (μg/L) 相 对 误 差 (% ) 生活饮用水浊度指标 地表水浊度指标 地下水浊度指标

表 2 不同浊度水样测试结果及与相关水质标准的比较

1 

5 

10 

15 

50.4 

49.5 

49.8 

49.1 

0.8

-1.0

-0.4

-1.8

Ⅰ (水 源 与 净 水 技 术 条 件 限 制 时 为 3)

- Ⅰ 类 ≤3;Ⅱ 类 ≤3;Ⅲ 类 ≤3;Ⅳ 类 ≤10;Ⅴ 类 >10

20 48.8 -2.4

pH  测 量 值 (μg/L) 相 对 误 差 (% ) 生活饮用水 pH 指标 地表水 pH 指标 地下水 pH 指标

表 3 不同酸碱度水样测试结果及与相关水质标准的比较

4.0 

5.0 

6.0 

6.5 

7.0 

8.0 

52.0 

50.6 

50.3 

50.0 

49.9 

52.1 

4.0 

1.2 

0.6 



-0.2 

4.2 

6.5~9.5

6.0~9.0 Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ 类 6.5~8.5;Ⅳ 类 5.5~6.5,8.5~9;Ⅴ 类 <5.5,>9

9.0 60.6 21.2

3.4  实 际 水 样 试 验 分别用荧光 法 和 标 准 方 法 对 [12] 石 家 庄 市 水 库
水、河水、湖水的水 样 进 行 比 对 实 验,每 种 水 样 重 复 测 定 3 次 ,计 算 相 对 误 差 ,荧 光 法 和 标 准 方 法 的 测 定 结 果 见 表 4。
通过实际水 样 比 对 试 验 可 以 看 出,低 叶 绿 素 a 浓 度 水 样 的 测 定 相 对 误 差 均 小 于 15.0% 。

表 4 荧光法与标准方法实际水样测试结果

荧光法测试值 水样
(μg/L)
湖水1  7.62,7.65,7.67  湖水2  8.52,8.43,8.38  河水 7.13,7.14,7.11  水库水 1.33,1.44,1.17 

荧光法 *均值 (μg/L) 7.65 
8.44 
7.13 
1.21 

标准方法 测试值 (μg/L) 7.15 
9.30 
7.23 
1.40

相对 误差 (%) 6.9 9.2 1.4 -13.3

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3.5  现 场 运 行 试 验 将仪器安装在石家庄岗南水库进行现场运行试
验 。 仪 器 运 行 1 个 多 月 ,测 试 数 据 如 图 1 所 示 。 浮 游 植 物 的 种 类 和 生 物 量 受 到 光 照、水 温 等 环
境因子的制约,叶 绿 素 a含 量 也 同 样 受 上 述 生 态 因 子的影响。 温 度 直 接 影 响 到 藻 类 植 物 的 生 长 和 繁

殖 ,水 温 较 低 、光 照 较 弱 时 ,不 适 宜 藻 类 的 生 长 繁 殖 , 故水体 中 叶 绿 素 a的 浓 度 较 低;反 之,水 温 较 高、光 照强 时,藻 类 生 长 繁 殖 较 快,叶 绿 素 a 的 浓 度 较 高 。 [13] 由于温度、光 线 呈 周 期 性 变 化,故 仪 器 测 得 值也相应呈周期性变化。

图 1 仪器现场运行测试数据

    由 图 1 可 以 看 出 ,在 一 定 的 温 度 和 光 照 条 件 下 , 在 线 仪 测 得 值 无 明 显 偏 差 ,稳 定 性 较 好 ,基 本 上 能 反 映水库水中叶绿素的实际情况。
4  结   论
本文研究了荧光法叶绿素在线分析仪分析性能 和相关影响因素,并 进 行 了 实 际 水 样 试 验 和 现 场 运 行 试 验 ,结 果 表 明 ,该 分 析 仪 操 作 简 单 、性 能 稳 定 、干 扰程度小,探头式 设 计 简 单 轻 便,适 用 于 河 流、湖 泊 等环境水质的实时原位监测。
参考文献
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(5):90-103.
收 稿 日 期 :2010-11-3

Evaluation of analytical performance of fluorescence chlorophyll on-line analyzer.Hu Haizhu,Liu Jun- hua,An Shengbo,Chen Qingqing,Ma Peiling,Dang Guo (Hebei Sailhero Environmental Protection High-Tech Co.,Ltd.,Shijiazhuang,050035)
The analytical performance of a type of fluorescence chlorophyll on-line analyzer was evaluated and the interference factors were studied.The practical water samples were tested and field experiments were per-

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formed.The analyzer is simple to operate,with little interference and no secondary pollution.The data obtaind are in good agreement with that of standard method.The probe style design is suitable for real- time in-situ monitoring of environmental water quality.The eutrophication degrees of lakes and rivers can be predicted by the changes of chlorophyll a values.


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