流動分析技術及其在海水營養鹽自動檢測中的應用

楊澤明 李 彩 徐聰輝 曹文熙 茍馬龍

(1.中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室，廣州 510301；2. 中國科學院大學，北京 100049)

流動分析技術及其在海水營養鹽自動檢測中的應用

楊澤明1,2李 彩1*徐聰輝1,2曹文熙1茍馬龍1

(1.中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室，廣州 510301；2. 中國科學院大學，北京 100049)

海水營養鹽是海洋初級生產力和食物鏈的基礎，營養鹽的測定對海洋學的研究至關重要。流動分析技術由于其自動化、低耗以及重現性高等優點，在海水的營養鹽自動檢測中有著廣泛的應用。本文對流動分析技術的發展進行了歸納總結，對流動分析技術在海水營養鹽自動檢測中的應用進行了討論，并對流動分析技術在海水營養鹽檢測中的總體發展方向進行了展望。

流動分析技術 海水營養鹽 流動注射分析 順序注射分析

營養鹽對水文地理、地球化學和海洋生物學的研究至關重要[1]，對海洋初級生產力有較強的控制作用[2]。傳統的營養鹽檢測方法需要將樣品貯存起來，然后在實驗室利用人工方法進行測定[3, 4]，樣品易污染、費時費力，且很難實現營養鹽的長時間順序監測，無法準確描述其在海洋環境中的遷移轉化過程及其對海洋生態系統的影響過程。

隨著海洋環境監測技術的不斷提升以及人們對深遠海認識的不斷深入，營養鹽檢測正從實驗室向現場在線全自動化轉移。在此轉移過程中，流動分析技術扮演了一個至關重要的角色，它不僅實現了常規樣品預處理的自動化、微型化，而且極大地提高了整個分析過程的效率和可靠性，降低了樣品污染風險和試劑消耗。

本文對流動分析技術及其在海水營養鹽自動檢測技術中的應用進行總結，重點就流動分析技術及其發展歷程以及不同階段典型發展技術在海水營養鹽(N、P和Si)檢測技術及檢測儀器中的應用進行較為詳細的綜述。

1 流動分析技術簡介

流動分析是指借助于物質的流動, 在動態情況下進行分離和測定的技術或方法[5]。自20世紀50年代以來，流動分析技術歷經了空氣間隔式連續流動分析(Air-Segmented Continuous Flow Analysis ，SCFA)、流動注射分析(Flow Injection Analysis，FIA)和順序注射分析 (Sequential Injection Analysis，SIA)三個主要階段。

1957年，Skeggs[6]首創了“空氣間隔式連續流動分析”(Air-Segmented Continuous Flow Analysis ，SCFA)技術，并將其應用到血液中糖原和尿素氮的估測當中。如圖1所示，在SCFA中，試劑、樣品和空氣通過蠕動泵被抽入反應管進行混合反應，混合溶液進入檢測池之前，空氣通過一根垂直向上管路排出。注入的空氣有“攪拌”和“隔離”兩方面的作用，即：“分割”流路，保證相鄰的試樣不會混合；“攪拌”樣品和試劑，使溶液均勻混合。SCFA技術第一次將化學分析的樣品混合反應從傳統的試管、燒杯容器、人工混樣轉入流路自動化，在連續流動中完成物理混合和化學反應[7]，在化學分析發展史上具有里程碑的意義。隨后，SCFA在化學分析中得到了廣泛的應用，美國Technicon公司在該技術的基礎上發展了世界上第一臺自動生物化學分析儀(AutoAnalyzer)，將自動分析儀器向商業化推進了一大步。

圖1 空氣間隔式連續流動分析示意圖

在SCFA中，樣品和試劑的混合不依賴于樣品的分散程度[8]，而是通過空氣“攪拌”和“隔離”達到物理平衡和化學反應平衡。然而，空氣的可壓縮性使試樣的留存時間不穩定，系統沒有一個確定的混合時間，只能在物理與化學過程均達到平衡的狀態下測定，這使得SCFA的重現性和效率大大降低[7]。1975年，Ruzicka和Hansen[9]開創了“流動注射分析”(Flow Injection Analysis，FIA)技術，并利用FIA分析海水中磷酸鹽的含量[10]。傳統FIA流路如圖2所示，主要包括蠕動泵和注射閥。被蠕動泵引入的試劑通過T(Y)型接頭混合流入同一管路后，與人工注射的樣品進行混合，流經一定長度的反應管后，通過檢測器進行檢測。

圖2 流動注射分析示意圖

FIA與SCFA相比，在同等檢測需求下SCFA需要3個蠕動泵通道(分別用于樣品、試劑和空氣)和一個排氣通道，且檢測信號還必須消除空氣造成的影響。而FIA只需要一個單通道蠕動泵和一個注射閥，且FIA中注入樣品和試劑后，管路中的混合過程如圖3所示。流路中流體處于層流狀態，試劑和樣品的混合是不完全的[7]。雖然不完全混合會影響檢測精度，但對于固定的實驗裝置，在同一流速和留存時間下，溶液的分散狀態可高度重現。因此相比于SCFA，FIA雖然檢測精度較低，但系統更加簡化、操作更加簡單、試劑消耗更少，并且重現性更高、成本更低，這些對分析儀器的自動化非常重要。1991年，美國Alpkem公司推出了集SCFA和FIA于一體的全型流動分析儀(The Total Flow solution)，該儀器具有FIA的全部功能, 同時又保留和繼承了SCFA技術。

圖3 流動注射分析混合過程示意圖R：試劑；S：樣品

FIA中樣品及試劑單一方向流動，為使試劑和樣品盡可能的混合和反應顯色，FIA需要足夠長度的反應管道；同時，對于多化學參數的分析，FIA還需要額外的泵通道、流動管道，導致進樣流路非常復雜，且蠕動泵的維護周期短、成本高[11]。上述不足限制了FIA在過程分析的發展，不完全適用于工業環境的應用[12]。1989年，由Ruzicka和Marshall[12]設計的第二代FIA—順序注射分析 (Sequential Injection Analysis，SIA)誕生于華盛頓大學過程分析化學中心實驗室。如圖4所示，SIA分別用多通道選擇閥(選通樣品或試劑，以下稱“多通閥”)和注射泵(抽排樣品和試劑)替換了FIA中的注射進樣閥和蠕動泵，并且在注射泵和多通閥之間增加一段儲液管。Ruzicka和Marshall利用“隨機游走模型(random walk model)”對試劑和樣品的混合進行分析，分析結果表明，SIA中，反應組分的有效混合并不一定要求各組分流經足夠長的距離才可以實現，將樣品和試劑區帶在一定的距離內前后往復多次運動同樣可以使各組分有效混合。因此，在不改變流路管件的條件下，通過對注射泵和多通閥工作方式編程控制即可達到一定的流經長度和往復次數，簡單方便地獲得任意混合程度和反應時間的待測樣品，實現多種試劑和樣品的混合和檢測。如圖5所示，多通閥可以連接多種樣品和試劑，當注射泵反向操作時，試劑和樣品被多通閥按順序吸入儲液管中形成堆棧區，然后注射泵正向轉動，堆棧區帶被推向檢測器進行檢測。

圖4 順序注射分析示意圖

圖5 順序注射分析混合過程示意圖R：試劑；S：樣品；P：生成物

SIA除了具有其前身FIA的重現性高的優點之外，還具有以下優點：

(1)進樣管路更加簡單和通用[13]；

(2)各項試劑消耗進一步減少，廢液也會相應的減少。

(3)物理混合和化學反應更加完全；

(4)進樣參數靈活自控，操作簡單，適用于多化學參數的同步分析；

(5)集成度高、易于維護。

為了提高檢測系統的重現性，減少試劑消耗，2000年，Ruzicka[14]在SIA的基礎上設計了第三代FIA—閥上實驗室(Lab on Valve，LOV)技術(圖6)。LOV與SIA最大的不同在于，系統的檢測單元位于與多通閥的背面相連接的微管道系統中。利用LOV可將試劑的消耗控制在微升(μL)甚至納升(nL)的水平，系統集成度的提升提高了檢測的重復性[14]。相比于SIA，LOV在集成度、試劑消耗、測量速度、重現性方面都有很大提升。

圖6 閥上實驗室示意圖

隨著自動化分析儀微型化要求的不斷進步，20世紀90年代出現了高集成度“芯片實驗室(Lab on Chip)”技術并被廣泛應用?！靶酒瑢嶒炇摇奔夹g是指在幾平方厘米甚至更小的芯片上構建化學、生物學實驗平臺，由微芯片、檢測設備、控制設備及數據分析計算機和試劑組成[15, 16]，更短、內徑更小的微型流動通道可以獲得更好的溶液分離效果，縮短檢測時間，從而實現從樣品處理到檢測的集成化、微型化、自動化和快速分析[17]?！靶酒瑢嶒炇摇蹦壳爸饕糜谖⒘可踔潦浅⒘恳后w的操控分析[18]。

2 流動分析技術在海水營養鹽檢測中的應用

流動分析技術的發展，大大推動了營養鹽自動檢測技術發展的步伐。目前，在海水營養鹽實驗室自動檢測中，FIA的應用較多。但對于原位/在線及多參數和多試劑的化學分析，FIA就凸顯其流路復雜、體積較大和不易維護的缺點。對于營養鹽全自動在線/原位檢測儀器的研發，更多的選擇可程控、集成度高的SIA和LOV作為核心的進樣技術，使儀器更適于現場在線/原位的檢測需求，其中成熟度較高的SIA在在線檢測中應用更為廣泛。

2.1 SCFA在海水營養鹽檢測研究中的應用

SCFA出現早期，科學家一般利用Technicon公司生產的AutoAnalyzer自動生化分析儀對海水營養鹽進行檢測。AutoAnalyzer測量流程如圖7所示。整個系統需要多條泵管和多個反應管，系統中加熱池的作用是加快混合溶液的氧化/還原速度。Henriksen[19]利用AutoAnalyzer設計了自然水體中磷酸鹽含量的實驗室自動檢測方法，并與人工檢測的方法進行對比。結果顯示，人工檢測方法檢測速度為每小時2～4 樣(以下稱samples / h)，每次分析需消耗200mL的樣品。而基于SCFA自動檢測方法，進樣速度提升為12 samples / h，每次分析的樣品消耗量減少到6mL，兩種檢測方法得到的精度也基本相同。研究亦表明，相比實驗室人工檢測，以基于SCFA的自動分析技術具有穩定性高、進樣速度快、樣品消耗少的優勢。

圖7 AutoAnalyzer測量流程圖

自FIA出現后，在自動分析儀器和實驗室的應用中，管路相對復雜、測量相對低效的SCFA逐漸被FIA代替。但由于其自身檢測精度較高的優點，近些年依然有學者將SCFA利用到實驗室海水營養鹽檢測當中，并且在傳統SCFA流路上加入液芯波導(LWCC)，以提高檢測的靈敏度、減少試劑和樣品的消耗。Zhang等[24]基于Alpkem全型流動分析儀，在流路中嵌入2m長LWCC以解決傳統比色皿檢測限過高、檢測靈敏度低的問題，進樣和檢測系統如圖8所示。改進后的儀器在北大西洋海域進行了船載測試，在經過大約1000個樣品的重復分析后，得到的亞硝酸鹽和硝酸鹽的檢測精度分別為0.2%和0.8%，檢測限分別為0.1和0.2nM，證明LWCC和SCFA相結合檢測納摩爾級亞硝酸鹽和硝酸鹽的可行性。

圖8 加入液芯波導的SCFA

此后，將SCFA技術與LWCC相結合，基于分光光度技術，不斷有學者對高靈敏度營養鹽檢測方法進行了研究。Li等[25]利用SCFA和2m 長LWCC對海水中納摩爾級的銨鹽進行了分析，利用純氮代替空氣以減少進樣系統對氨的污染。該方法得到的銨鹽檢測限為5nM，精度達到了5%。Hashihama等[26]利用SCFA與LWCC和UltraPath(二者都由美國World Precision Instruments公司制造。LWCC內徑為0.55mm；UltraPath是一種多路徑的LWCC，內徑為2mm)分別對南太平洋寡營養海域的納摩爾級銨鹽進行了分析，利用1m、2m長LWCC和2m長的UltraPath得到的銨鹽檢測限分比為6、4和4nM，精度小于4%。

2.2 FIA在海水營養鹽檢測研究中的應用

在Ruzicka和Hansen提出FIA并將其應用于海水磷酸鹽檢測后，不斷有學者將FIA及其改進技術與不同的檢測手段相結合，對海水營養鹽自動檢測技術和方法進行研究，自動分析儀器也有了很大的發展。

Ruzicka和Hansen[10]利用他們開創的FIA技術分析了海水中磷酸鹽的含量。在該FIA組成的系統中，通過蠕動泵引入酸性鉬酸鹽和抗壞血酸通過T(Y)型接頭混合流入同一管路后，與通過人工注射的海水樣品進行混合，流經一定長度的反應管后，結合分光光度計進行檢測，分析速率可達到280 samples / h。實驗結果顯示，只需要稍微熟練地人工注射操作，在非常簡單的FIA系統中，檢測結果的標準偏差小于1%。Anderson[27]基于分光光度法，利用圖9所示的FIA系統對海水的硝酸鹽和亞硝酸鹽進行了檢測，進樣速度達到了30 samples / h。檢測器光程為10mm時，硝酸鹽和亞硝酸鹽檢測限分別為0.05和0.1μM，檢測精度小于1%，證明了FIA應用于海水、自來水和污水中硝酸鹽和亞硝酸鹽檢測的可行性。

圖9 一種檢測亞硝酸鹽和硝酸鹽的FIA系統

Johnson等[28]在FIA的基礎上開發了“反向流動注射分析(reverse Flow Injection Analysis, rFIA)”技術，如圖10所示。rFIA與傳統FIA不同之處在于，被注射進入管路的不再是樣品，而是試劑。實驗結果表明，利用rFIA可以增加反應區的分散程度，達到更好的混合效果，提高靈敏度。利用10mm比色皿進行分光光度測量，磷酸鹽的檢測限達到了0.05μM，檢測精度為1.5%(磷酸鹽濃度為3μM)，樣品的分析速度超過90 samples / h。此后，Johnson等和Thomsen等又基于rFIA和分光光度法對海水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽[29]和活性硅酸鹽[30]進行了檢測，檢測器光程為20mm。對于亞硝酸鹽和硝酸鹽的檢測，得到的檢測限為0.1μM，精度小于1%(檢測濃度大于10μM)，分析速度達到了75 samples / h。在硅酸鹽的檢測中，注射進入流路的為還原劑，在連續分析模式下，活性硅酸鹽的檢測限為0.5μM，相對精度達到了1%(硅酸鹽濃度大于10μM)，并且分析速度可達到80 samples / h。在低測量速度以及加長反應管的情況下，檢測限可達到0.1μM。

圖10 流動注射分析(a)和反向流動注射分析(b)示意圖

Motomizu等[31]基于FIA技術和熒光法，利用如圖11所示FIA系統對海水亞硝酸鹽進行了檢測，水樣中亞硝酸鹽濃度為1μM時，檢測精度可達0.4%，檢測限達到1nM。

圖11 一種檢測亞硝酸鹽的FIA系統

近些年來，FIA在海水營養的自動檢測中依然有大量應用。Ma等[32]利用rFIA與2m長LWCC以及微型光纖分光光度計測定了海水中納摩爾級的可溶性活性磷(soluble reactive phosphorus，SRP)，流程如圖12所示，檢測限為0.5nM。

圖12 一種檢測可溶性磷酸鹽的rFIA系統

Kortazar等[33]使用的方法與Ma等[32]的方法類似，但對試劑的進樣順序做了修改，也沒有采用LWCC。其不同之處在于：在Ma等人的流動設備中，水樣被蠕動泵抽入抗壞血酸中，經過簡單的混合后，與鉬酸銨混合試劑混合形成磷鉬藍然后流經檢測設備進行測定。但在Kortazar等人的流動設備中，先將抗壞血酸與鉬酸銨試劑進行混合，然后再與被抽入的樣品混合并反應。在完成進樣和檢測后，加入NaOH溶液移除會對下次測量造成影響的磷鉬藍。在進行數據處理時，使用偏最小二乘回歸方法分析峰值以得到最好的回歸模型，避開了基質效應。同時，通過在具有相同硫酸濃度的鉬酸鹽試劑中注入抗壞血酸，將FIA中常見的紋影效應最小化。此方法減少了實驗的成本，得到了較低的檢測限——平均值為0.007±0.002 mg/L。

Ellis等[34]將FIA和分光光度法結合，在檢測設備中加入17mm光程的多反射流通池(multi-reflection flow cell，MRC)，對海水、河口和淡水水體中的硝酸鹽進行了測量。該方法用鋅柱還原法代替了傳統了鎘柱還原法，使得測量更加簡便、穩定性高、無毒性，且硝酸鹽的還原速率更快，進樣速度達到40 samples / h，檢測限可達到1.3μg?L-1，相對標準偏差(RSD)為1.2%，適用于鹽度范圍較大的水體。黃勇明等[35]利用FIA和分光光度法對海水中的活性硅酸鹽進行了快速分析。進樣系統采用北京吉天儀器有限公司FIA-3110分析儀，測量設備為20mm光程的分光光度計，得到的檢測限為0.5μM，同一水樣連續測3 次僅需4.5 min，測定硅濃度11.7μM的南海水樣，相對標準偏差(RSD)為1.6%。

Feng等[36]將rFIA與1m長LWCC以及分光光度計相結合，研發了可以同步測量海水中納摩爾級硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測系統，其流程簡圖如圖13所示。該方法在傳統rFIA(圖10b)的基礎上增加了兩個六通道二位閥(6-port，2-position injection valve)，減少了試劑和樣品的消耗。另外，在LWCC與第二個二位閥之間增加20cm的背壓管可防止氣泡進入流通池，避免氣泡影響檢測結果的準確度。該方法所得的結果具有較高的精度，并且對于硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測限都達到了0.6nM。

圖13 一種檢測硝酸鹽和亞硝酸鹽的FIA系統

上述基于FIA營養鹽檢測與分析技術主要基于實驗室或船載設計，近年來，隨著營養鹽在線監測需求的不斷提高，基于FIA技術及LWCC的極低濃度營養鹽全自動在線檢測技術也越來越多地得到學者們的重視。Adornato等[37]利用FIA和LWCC研制了可測量寡營養海域痕量硝酸鹽及磷酸鹽檢測設備—SEAS (Spectrophotometric Elemental Analysis System)。該設備體積小、精度高，硝酸鹽和磷酸鹽的檢測分別采用150mm和500mm長LWCC，硝酸鹽和磷酸鹽檢測范圍分別為2nM～20μM和1nM～1μM。李彩等[38]基于FIA結合5m長LWCC，設計了海水中極低濃度營養鹽在線測量儀，檢測限達到了0.2 nM。

2.3 SIA在海水營養鹽檢測研究中的應用

SIA技術極大地推動了現場在線營養鹽檢測技術的快速發展。Amornthammarong等[39]利用SIA和2m長LWCC對低濃度的硅酸鹽進行了檢測，得到了檢測限為0.1μM、測量范圍為0.1～10μM的測量結果。利用該方法對佛羅里達海峽附近灣流的硅酸鹽分布進行了研究，得到了較好的結果，證明了此方法應用于淡水和海水中硅酸鹽的研究的可行性。Mesquita等[40]將一個新型的多反射流通池(multi-reflective cell，MRC)與SIA結合，將MRC連接到一個八通道選擇閥上，以解決海水磷酸鹽中不同鹽度的樣品以及反應界面輕度折射對測量造成的干擾，其流程如圖14所示。該系統在八通道選擇閥的另一個通道上連接傳統的流通池(conventional flow cell，CFC)，與MRC形成對照(CFC與MRC光程均為10mm)。結果顯示，一方面，順序注射技術自身的多功能性對于磷酸鹽的測量是一個很好的選擇；另一方面，MRC相比CFC可以檢測到更低濃度的磷酸鹽，利用MRC測量的檢測限可達到0.007μM。

圖14 一種檢測磷酸鹽的SIA系統

Infante等[41]利用SIA和分光光度法對水中的銨鹽進行了測定。該研究將FIAlab公司的10mm光程Z型流通池與分光光度計結合，基于傳統的SIA流程(圖5)，運用響應面法(Response Surface Methodology，RSM)對測定的參數進行優化，得到的檢測限為32 μg/L。由此可見，優化順序注射參數分析模型也是提高檢測精度和檢測限的重要途徑。

Frank等[42]基于SIA研發了可快速檢測沿海水域活性磷酸鹽的系統。測量設備采用熒光光度計，注射泵、閥和檢測器由自己編寫的python程序控制，進樣速率可達270 samples/h，檢測限達到了0.05μM?，F場應用結果表明，該SIA系統特別適合于濃度梯度和鹽度變化大的環境，并且適用于無人值守的自動連續監測。

Green Eyes公司研發的基于SIA的EcoLAB II和NuLAB多通道水下原位營養鹽在線監測系統，可在線自動分析海水五大可溶性營養鹽。儀器體積小，方便攜帶，可用于岸站、船載以及水下原位檢測。EnviroTech公司基于SIA研發了NAS-3X和MicroLAB原位營養鹽分析儀，自動檢測最多4個參數：硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽和硅酸鹽。相比于NAS-3X原位營養鹽分析儀，MicroLAB測量范圍和精度更高，應用水體更加廣泛，體積較小，有較好的便攜性。

在國內，李彩等[43]基于SIA以及分光光度法研制了海水硝酸鹽/亞硝酸鹽水下原位快速測量儀。該儀器采用100mm LWCC作為樣品池，實現了快速測量，單個樣品測量時間可縮短至4 min。儀器的試劑消耗小、功耗低、自帶排廢收集裝置，適于原位測量。韓雙來等[44]基于SIA和分光光度法研發了海水總氮在線分析儀，儀器能夠滿足水體總氮在線監測要求，適合長時間在線分析。

2.4 其他流動分析技術在海水營養鹽檢測研究中的應用

目前，受配套技術所限，LOV和“芯片實驗室”技術等新興高集成度自動進樣技術在海水營養鹽自動檢測中的應用和研究較少。LOV目前涉及的應用范圍有限，主要集中于金屬分析[45]和生物化學[46]領域的研究?！拔⒘骺匦酒瑢嶒炇摇痹诤Ｋ疇I養鹽自動檢測技術中的應用亦處于起步階段[47, 48]。

雖然發展尚未成熟，但基于海洋檢測設備全自動化和微型化的發展趨勢，LOV和“芯片實驗室”擁有巨大的發展潛力和應用前景，在海水營養鹽自動分析領域會得到更多的應用和快速發展。

2 結論與展望

流動分析技術對海水營養鹽自動檢測技術的發展具有重要作用，自20世紀五十年代誕生以來，對海水營養鹽自動檢測技術的發展起到了顛覆性的推動。隨著應用需求的日益提升，不斷有學者提出新的技術和改進方案對流動分析技術進行優化。毋庸置疑，流動分析技術目前是推動營養鹽及其他生化自動化檢測發展和成熟的關鍵技術。應該可以預見，隨著生物地球化學循環過程的不斷推進，為了順應海洋檢測/監測技術走出實驗室、走向原位，由近至遠，由淺入深的發展趨勢，流動分析技術將會朝著如下方向改進：

(1)提高檢測速度。對于海水營養鹽的現場原位檢測，一方面較長的檢測時間會造成電能的浪費；另一方面反應物在管路較長時間的停留導致的管路清洗不徹底對于痕量級營養鹽的檢測有很大影響[43]。檢測速度的提高對于營養鹽的現場原位檢測以及走航式觀測具有重要意義。通過改進進樣技術、研究縮短反應時間以及利用更高效的還原方法可以有效提高儀器的整體檢測速度。

(2)降低檢測限。具備低檢測限的流動分析技術對海洋表層及寡營養鹽海域低濃度營養鹽的分析具有重要意義。一方面，對于不同的分析物，運用不同的檢測方法可降低檢測限。例如，利用化學發光法可以有效測定部分大洋表層和寡營養鹽海域的硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度[49]。因此將多種檢測方法與流動分析技術結合，可在進行快速、在線或者原位檢測的同時，有效降低檢測限；另一方面，增加測量光程可提高檢測的靈敏度、降低檢測限[50]，該方法可通過液芯波導(LWCC)來實現[51]?？梢灶A見，對于海水營養鹽的分析，LWCC以及其他長光程流通池的應用會越來越多。

(3)分析系統更加自動化、微型化。集成化和微型化是流動分析技術發展的趨勢?！伴y上實驗室(LOV)”和“芯片實驗室”的運用使得分析系統體積大大縮小，耗電量及試劑消耗量也大大減少，儀器更加便攜化[52]，它們與流動分析技術的結合是海水營養鹽檢測的一大發展方向。此外，LWCC也促進了小型化分析系統的發展[53]，基于LWCC的便攜式原位儀器的開發也會得到更大的發展。

流動分析技術是海水營養鹽在線和原位檢測中至關重要的一項技術，相對成熟的流動分析技術(如FIA和SIA)已經在海水營養鹽檢測領域有了較多的應用，尤其低功耗、試劑用量小、集成度高的SIA和LOV更適合海水營養鹽及其他生化參數的在線分析?！拔⒘骺匦酒瑢嶒炇摇焙蚅OV是未來營養鹽在線及原位檢測技術的主力軍，它們的應用將使海水營養鹽的分析過程和儀器設備更加便攜和自動化。我國對于流動分析技術及其在海水營養鹽檢測技術中的應用研究較多是利用儀器進行實驗室的檢測或基于國外已有的技術進行現場觀測，對于技術本身的改進和優化及將其應用在營養鹽儀器中的技術研究較少，與國外差距較大。相信隨著國家對海洋監測技術及其產業化的不斷重視和支持及科研人員的努力，在海水營養鹽自動檢測方面會取得長足的進步。

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Flow analysis techniques and their applications in automatic determination of nutrients in seawater .

Yang Zeming1,2，Li Cai1*，XuConghui1,2，CaoWenxi1，GouMalong1

(1.StateKeyLaboratoryofTropicalOceanography，SouthChinaSeaInstituteofOceanology,ChineseAcademyofScience,Guangzhou510301，China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

In this paper, the development of flow analysis technique is summarized and the applications of flow analysis technique in the detection of nutrients in seawater are discussed. The general development direction of flow analysis technique in the detection of nutrient in seawater is also discussed.

flow analysis technique；seawater nutrients；flow injection analysis；sequential injection analysis

國家重點研發計劃(2016YFC1400603)；廣東省科技計劃(2016A020222008)；中國科學院科研裝備項目(2010042)。

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.002

2017-03-17

楊澤明，男，1994年出生，碩士生，主要從事海洋環境監測技術的研究，E-mail：zmyang@scsio.ac.cn。

李彩，研究員，E-mail：liclaire@scsio.ac.cn。