溶解氧(dissolved oxygen，DO)是指溶解于水中分子状态的氧，是水生物生存不可缺少的条件。溶解氧浓度能够反映出水体受到有机物污染的程度，是评价水体受污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标之一。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义^[1-2]。

目前，溶解氧常用的测定方法主要有碘量法和氧电极法。碘量法(Winkler法)测量准确度高，但滴定操作对操作人员要求高且操作繁琐^[3-5]；氧电极法(Clark电极法)操作简便、速度快，但需要经常更换电解液和透气薄膜，且普遍存在着准确度低、稳定性差和易受干扰等问题^[6-7]。

化学发光法测定碘量法析出的碘，具有灵敏度高、检测限低和操作简便等优点。申金山和王育华^[8]与MUANGKAEW等^[9]曾分别利用流动注射技术就发光法测定水样中溶解氧进行过相关研究，而静态注射化学发光法测定溶解氧尚未见报道。静态注射法除具有发光法上述优点外，还具有仪器结构简单、试剂消耗量小和有利于开展现场监测等优点^[10]。由于化学发光反应条件的限制，申金山和王育华的方法测定前需调节pH值，减少碘量法硫酸锰(MnSO₄)用量，对操作人员的要求仍然较高。笔者利用静态注射化学发光技术，对Luminol-I₂-Mn(Ⅱ)体系测定水样中溶解氧进行了进一步探索。在笔者的研究中，碘量法固定氧后的样品无需调节pH值，只需稀释后便可直接测定，操作简单且便于需要时与滴定法进行对比。

1.   材料与方法

1.1   仪器及设备

YN-FGⅠ型瞬稳静态化学发光分析仪(河南农大迅捷测试技术有限公司出品)、微量移液器(上海求精生化试剂仪器有限公司出品)

1.2   试剂及药品

精碘(淄博大洋化工贸易有限公司出品)、碘化钾(济南鸿鑫化工有限公司出品)、硫酸锰(天津市耀华化工厂出品)、氢氧化钠(莱阳市双双化工有限公司出品)、碳酸氢钠(北京市红星化工厂出品)、鲁米诺(亚科化学试剂有限公司出品)、硫酸(开封市芳晶化学试剂有限公司出品)。所有试剂均为分析纯，水为去离子水。

Luminol储备液(5.0×10^-3mol·L^-1)。称取鲁米诺0.4429 g，加氢氧化钠0.18 g溶于去离子水后，无损转移至500 mL容量瓶中，去离子水定容。

Luminol工作液(5.0×10^-4 mol·L^-1)。用量筒量取Luminol储备液50.0 mL，与氢氧化钠5.0 g、碳酸氢钠13.5 g，完全溶解于去离子水后，无损转移至500 mL容量瓶中，去离子水定容。

碘标准溶液(100 mg·L^-1)。溶解4~5 g的碘化钾或碘化钠于少量水中，加0.100 g碘单质，待碘溶解后稀释到100 mL，以硫代硫酸钠标准滴定液标定，避光保存。

硫酸锰溶液与碘化钾溶液的配制参照GB 7489-1987水质溶解氧的测定碘量法方法^[11]。

1.3   样品的处理

空白溶液。溶解氧瓶中加入去离子水。用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入2.00 mL碱性碘化钾溶液，2.00 mL浓硫酸。小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1.00 mL硫酸锰溶液，盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，为空白溶液。

空白溶液工作液。吸取空白溶液0.30 mL，置于25 mL容量瓶中，去离子水定容，为空白溶液工作液。

碘标准工作液。溶解氧瓶中加入碘标准溶液。其余配制步骤同空白溶液。吸取此溶液0.30 mL，置于25 mL容量瓶中，去离子水定容，是为碘标准工作溶液。

待测溶液工作液。吸取0.30 mL按国标碘量法处理过的待测水样置于25 mL容量瓶中，去离子水定容，为待测样。

1.4   检测条件

光电倍增管负高压600 V，测定时间10 s。

1.5   浓度的计算

将上述各溶液与Luminol缓冲溶液按2.00 mL∶2.00 mL的体积比进样，检测发光强度，记录发光强度积分值，分别计为I_空白，I_标准和I_待测。

浓度计算公式为C_DO=C_标准×I_待测/(I_标准-I_空白)。

式中I_标准-I_空白为扣除去离子水中溶解氧影响之后碘标准工作液发光强度积分值。

2.   结果与讨论

2.1   Mn(Ⅱ)对Luminol-I₂体系的影响

国标法使用硫酸锰做固定溶解氧的催化剂。引入的Mn(Ⅱ)缩短发光时间，同时抑制发光强度(图 1)。随着对碘量法处理的水样稀释倍数的增加，发光强度呈上升趋势，但由于碘浓度亦随稀释而降低，同时由于线性范围限制，存在最佳稀释倍数。经试验确定，在稀释80倍时，相同溶解氧含量发光最强，可以兼顾发光强度与测值线性。

图  1  Mn²⁺对发光强度的影响

Figure  1.  Effect of Mn²⁺ on chemiluminescence intensity

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2.2   反应介质的选择

试验中发现，大量碳酸钠不仅可以缓冲pH值，而且可以增敏化学发光反应。相同浓度的缓冲溶液，pH值越接近11左右发光信号越强；相同pH值的缓冲溶液，浓度越高发光信号越强；但高浓度的缓冲溶液同时将导致发光时间的缩短。对各种反应介质进行对比，发现当反应介质为每500 mL溶液含5.0 g NaOH、13.5 g NaHCO₃的缓冲溶液时，发光强度的积分值最大，最有利于静态注射发光分析。

2.3   Luminol浓度的选择

利用不同浓度鲁米诺缓冲溶液进行试验。发现随鲁米诺浓度的增加，发光强度呈上升趋势。但浓度越高，鲁米诺浓度增加量对发光强度的贡献越小。综合考虑试剂成本与方法灵敏度，选择5.00×10^-4 mol·L^-1为工作液浓度。

2.4   工作曲线和精密度

配置系列浓度溶液。取6只100 mL容量瓶，皆加入空白溶液1.20 mL；分别用微量移液器加入100 mg·L^-1碘标准溶液0.00、0.60、1.20、1.80、2.40和3.00 mL，去离子水定容。光电倍增管负高压600 V，检测时间10 s，选用10 g·L^-1 NaOH-27 g·L^-1 NaHCO₃缓冲溶液，5.0×10^-4mol·L^-1鲁米诺测定，所得碘浓度与发光强度关系(图 2)。此方法处理水样稀释约为80倍。其线性范围为(I₂)0~250.00 mg·L^-1。

图  2  碘浓度与发光强度关系

Figure  2.  Effect of concentration of Iodine on chemiluminescence intensity

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2.5   干扰及消除

试验条件下，当怀疑样品中存在干扰测定的氧化还原物质时，利用标准加入法，通过加入碘溶液消除干扰。除氧化还原物质外，干扰主要来自过渡金属离子对化学发光反应的催化。以DO为6.89 mg·L^-1的去离子水研究干扰，试验表明，水样中20 mg·L^-1离子铁(Fe³⁺)和离子铜(Cu²⁺)，100 mg·L^-1离子铝(Al³⁺)、离子镉(Cd²⁺)、离子钴(Co²⁺)、离子铬(Cr³⁺)、离子汞(Hg²⁺)、离子镍(Ni²⁺)和离子锡(Sn⁴⁺)不影响测定。高浓度离子在干扰测值的同时，也必然影响发光时间，可通过发光时间是否改变判断是否存在金属离子干扰。

2.6   样品测定

采集郑州几处独立水体表层瞬时水样，分别用国标法与发光法测定溶解氧含量(表 1)。发光法测得溶解氧值略低于国标法，但测值稳定和重复性好。推测应当是国标法滴定初期溶液呈酸性，导致硫代硫酸钠分解所致。随机抽取4份水样，加入相当于6.3 mg·L^-1 DO的碘单质做回收率试验(表 2)。结果表明，此方法适合大多数水体中溶解氧的测定。

表  1  滴定法与发光法测值对比

Table  1.  Comparison between titration and CL

	轻院人工湖 Lake of ZZLU	人民公园 People′s Park	金水河 Jinshui River	农大排污 Canal of HNAU	东风渠 Dongfeng Canal
滴定法 titration	7.53	6.72	9.00	2.67	0
化学发光法 chemiluminescence	7.18	6.29	8.51	2.30	0.12

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表  2  随机抽取4份水样做回收率试验

Table  2.  Recovery percentage of 4 random selected samples

	测得值/mg·L-1 found	添加量/mg·L-1 added	测得总量/mg·L-1 total amount	回收率/% recovery
去离子水 deionized water	6.89	6.30	12.84	94.5
农大人工湖 Lake of HNAU	6.78	6.30	13.16	101.2
河南财院湖 Lake of HNUFE	8.29	6.30	14.48	98.3
郑州轻院湖 Lake of ZZLI	7.53	6.30	13.63	96.8

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3.   结论

试验表明，经国标法处理过的水样可以稀释后直接进行化学发光测定。方便快捷便于与国标法进行对比。此法测值稳定和重复性好，至于测值略低于国标法，笔者认为是国标法滴定初期溶液呈酸性硫代硫酸钠分解所致。对郑州几处独立水体表层瞬时水样进行测定，结果满意。此方法不足之处在于，凡干扰碘量法的因素均会干扰此方法。