(流動注射分析在飲用水檢測中的應用及展望

盧高超，王小娟，安鐵鵬，馬 艷，王 琴

2(1 陜西西咸新區水務集團有限公司，陜西 西安 712000；2 陜西科儀陽光檢測技術服務有限公司，陜西 西安 712000；3 渭南市檢驗檢測研究院，陜西 渭南 714000)

流動注射分析(Flow Injection Analysis，簡稱FIA)技術，是一種溶液自動在線處理及測定的現代分析方法，1975年由丹麥分析化學家Ruzicka J和Hansen E H提出并命名[1]。FIA方法是一種在物理不平衡以及化學不平衡條件下，進行動態分析測量的微分析技術，它利用非空氣間隔斷流體系，向在細管內連續流動的液流中注射一定何種的液體試樣，被測組分經化學反應(或不經過化學反應)后，導入檢測器進行檢測、定量。該方法還可以將分析化學中復雜的單元操作如分離(沉淀、萃取、離子交換、蒸餾)、稀釋、加熱、冷卻等技術組合到流路體系中在線完成，從而將原來化學分析中間歇的手工操作自動化，并且可將間歇操作中無法或者難于利用的化學反應利用起來，在平衡或非平衡狀態下用各種測量手段高效率地完成試樣的在線處理與定量測定，使一些反應過程復雜、條件要求苛刻及操作繁的分析方法變得簡單易行，形成獨特的測定方法[2]。

因此，FIA方法具有設備簡單、操作簡便、節省試劑和試樣、精度高、分析速度較快、適用范圍廣、易實現在線化的特點[3-5]。該方法是實現溶液的自動化分析的有效手段，可以極大地簡化傳統手工分析操作，減少有毒有害試劑的使用，提高分析速度。FIA方法作為標準分析方法應用越來越廣泛。

1 FIA技術的原理

FIA技術是基于把一定體積的試樣注射到一個運動著的、無空氣間隔的、由適當液體組成的連續載流中，被注入的試樣形成一個帶，然后被載帶到一個檢測器中連續地記錄其吸光度、電極電位或其他物理參數，根據產生的信號計算被測試液的濃度。FIA儀器主要包含進樣系統、定量系統(前處理系統)、顯色系統(化學反應系統)和檢測系統。與傳統手工檢測方法相比，具有精度高、污染小、的速度快特點，因此在環境和水文監測、疾控、食藥監、海洋監測等領域得到了快速的發展和應用[6-9]。

2 FIA技術在水質檢測中的優勢

2.1 傳統手工檢測分析方法的弊端

以水質中揮發酚和氰化物檢測為例，傳統手工檢測方法測定主要包括收樣品蒸餾、調節pH、加顯色劑等步驟，樣品前處理過程繁瑣，標準系列處理工作量大，樣品檢測消耗時間較長。再以陰離子合成洗滌劑檢測為例，處理中多次用到分液漏斗萃取和分層轉移操作，手工操作步驟復雜，受人為操作影響大，結果重現性相對較差，樣品量大時檢測效率低。

此外，實驗中用到有毒有害試劑，申購、使用、管理均有特殊要求，對人員、環境安全存在隱患。例如，納氏試劑分光光度法檢測水質中氨氮，所的納氏試劑含劇毒的碘化汞，氰化物和揮發酚的檢測中標準樣處理環節人員難免接觸有毒有害試劑，揮發酚和陰離子合成洗滌劑檢測實驗中還用到有毒的三氯甲烷進行萃取，這些條件與綠色化學的要求背道而馳，對安全處和環保均存在不利條件。

2.2 FIA方法在水質檢測上的優勢

基于FIA方法本身的特性，采用FIA方法在水質檢測中揮發酚、氰化物、氨氮、陰離子合成洗滌劑等參數中具有顯著優勢(見表1)。

表1 FIA方法與傳統手工方法比較

FIA方法所需試樣量少、分析速度快。FIA所需試樣、試劑的用量，每次僅需數十微升至數百微升，由于反應不需要達到平衡后才測定，因而分析頻率很高，一般為60～120個樣品/h。測定廢水中硫化物時，分析頻率高達720個樣品/h。由于所需試劑量小，自動化分析有效釋放了分析人員的投入，極大地提高了分析的效率，也能有效降低了實驗室運行成本。

FIA分析操作簡便、精密度高。由于自動化分析替代了原來分析中大量而繁瑣的手工操作，各種條件可以得到較嚴格的控制，避免了在操作中人為的差錯，因此提高了分析的精密度。一般地，流動注射法相對標準偏差一般可達1%以內。

FIA方法自動化程度高、安全性好。FIA分析技術通過在線蒸餾、在線消解、在線萃取等樣品自動處理技術，除去了傳統分析方法前處理過程中大量而繁瑣的手工操作，減少了人為操作帶來的誤差。極大地減少了有毒有害試劑的用量，有效避免了人和有毒試劑的長期接觸，最大程度的保證了人員和環境安全性[9-10]。

3 FIA技術在生活飲用水檢測中的應用

目前，它已逐步取代傳統手工檢測方法，在揮發酚、氰化物、陰離子合成洗滌劑、氨氮、鉻、硫化物、耗氧量、尿素等指標上的應用日趨成熟，并且越來越多地成為國家標準檢測方法[17]。早在2013年國家環境保護部就陸續發布了氨氮、總磷、總氮、揮發酚、氰化物、陰離子合成洗滌劑、硫化物等指標的FIA方法。2018年國家住房和城鄉建設部發布的《CJ/T 141-2018城鎮供水水質檢驗方法》中也包含了氰化物、硫化物、揮發酚、陰離子合成洗滌劑的FIA方法。據悉，基于方法靈敏度不足和自動化不足等諸多問題，目前由國標委牽頭新修訂的《GB/T 5750生活飲用水標準檢驗方法》中也將納入FIA方法。

隨著制造業的迅猛發展，FIA方法的不斷完善和成熟，其他實驗裝置和儀器與FIA 儀器聯用技術將相繼問世，FIA方法不但可以測定水樣中金屬離子、非金屬離子，還可以測定一些放射性元素及有機物等[18-19]。

4 FIA技術在生活飲用水檢測中應用展望

4.1 傳統檢測方法的替代

水質硫化物、氰化物、氨氮、揮發酚、陰離子合成洗滌劑檢測的傳統國標檢測方法操作步驟繁瑣、分析時間長、結果受人為操作影響較大，而且實驗中所用有毒試劑、強酸強堿量較大、不僅廢液處理負荷大、對環境不友好，還嚴重威脅操作人員身體健康。FIA方法由于其所需試樣量小、分析速度快、結果精度高，自動化操作將極大解放人員的配置，因此將以顯著優勢替代傳統手工檢測方法。

4.2 FIA方法的延伸

基于流動注射分析法準確、高效、便捷、安全的特性，它不僅可以實現自動化分析、提高分析結果準確性，也可以極大的釋放出實驗室檢測人員投入，減少有毒有害試劑的使用，有效降低實驗室運行成本。與其他大型精密分析儀器相比，它還具有較好的性價比，實用價值更高。可以預期，隨著精密制造業和儀器科學的進一步發展，未來FIA技術也可與其他大型儀器連用，向精細化和個性化發展、儀器集成度更高，檢測更高效，使用更廣泛。

4.3 FIA方法的進一步發展和應用

在市場競爭日趨激烈的檢驗檢測行業中，FIA方法在數據可靠性、運行經濟性、操作便捷性等方面體現出顯著的優勢，隨著分析方法不斷完善更新，FIA法不僅能廣泛地應用于生活飲用水中，也將更多地應用于環境分析、食品分析、藥物化學、農業化學、臨床化學和冶金分析等水質檢測領域中[20-22]。