環(huán)境水質(zhì)批量檢測：全自動多道移液儀提升試劑添加準確性的實驗研究

更新時間：2025-10-22 點擊次數(shù)：217

環(huán)境水質(zhì)檢測需批量分析 pH、氨氮、COD、重金屬等多項指標，試劑添加的準確性直接影響檢測結(jié)果可靠性。傳統(tǒng)手工移液存在操作誤差大（RSD≥5%）、批量處理效率低（單批次≤20 樣本）、人為污染風險高等問題，難以滿足 GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》對批量檢測的精準要求。本實驗通過優(yōu)化全自動多道移液儀參數(shù)，構(gòu)建高效、精準的試劑添加體系，提升環(huán)境水質(zhì)批量檢測的標準化水平。

一、實驗材料與方法

（一）實驗材料

檢測樣本：采集某河流地表水樣本（pH 7.2、氨氮 0.8mg/L、COD 25mg/L），分裝為 96 個平行樣本；

試劑與耗材：氨氮檢測試劑（納氏試劑）、COD 消解液、標準濃度校準液（1000μg/mL）、96 孔檢測板、無菌吸頭（100μL/1000μL）；

設(shè)備：8 道全自動移液儀（量程 1-1000μL，支持可編程操作）、紫外可見分光光度計、電子天平（精度 0.001g）、手工移液槍（單道，精度 ±1%）。

（二）實驗方案

參數(shù)優(yōu)化設(shè)計：以試劑添加誤差（目標≤2%）、樣本間重復(fù)性（RSD≤3%）為指標，優(yōu)化移液儀核心參數(shù)：

吸液速度（A：低速 / 中速 / 高速）：適配不同黏度試劑（如納氏試劑黏度高，COD 消解液黏度低）；

吸液高度（B：2mm/5mm/8mm）：避免吸頭觸碰樣本容器導(dǎo)致污染；

吹液模式（C：單次吹液 / 兩次吹液）：確保試劑釋放，無殘留。

對比實驗設(shè)計：

實驗組：采用優(yōu)化參數(shù)的全自動多道移液儀，同步處理 96 個樣本的氨氮、COD 試劑添加；

對照組：采用手工移液槍，由 2 名熟練操作員分批次處理相同樣本；

檢測指標：計算兩組試劑添加量誤差、樣本檢測結(jié)果 RSD，對比處理效率。

二、實驗結(jié)果與分析

（一）參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

吸液速度影響：低速吸液時，高黏度納氏試劑殘留率 3%，誤差 4.2%；中速吸液殘留率降至 0.8%，誤差 2.1%；高速吸液易產(chǎn)生氣泡，誤差升至 3.5%，中速為最佳；

吸液高度影響：2mm 吸液易觸碰容器底部導(dǎo)致污染（污染率 2%），8mm 吸液易吸入空氣（誤差 3.8%），5mm 吸液既無污染又能精準吸液（誤差 1.5%）；

吹液模式影響：單次吹液殘留率 1.2%，兩次吹液殘留率 0.3%，誤差降至 1.1%。

最佳參數(shù)組合：中速吸液、5mm 吸液高度、兩次吹液，此時試劑添加誤差≤1.5%，RSD≤2%。

（二）實驗組與對照組對比結(jié)果

對比指標	實驗組（全自動多道移液儀）	對照組（手工移液）	提升效果
試劑添加誤差	1.2%±0.3%	4.8%±0.7%	誤差降低 75%
檢測結(jié)果 RSD	1.8%	5.2%	重復(fù)性提升 65%
單批次處理時間	15 分鐘（96 樣本）	60 分鐘（96 樣本）	效率提升 75%
人為污染率	0.5%	3.2%	污染風險降低 84%

（三）典型指標驗證

以氨氮檢測為例，實驗組 96 個樣本檢測結(jié)果均值為 0.81mg/L，與標準值（0.8mg/L）偏差 1.25%；對照組均值為 0.84mg/L，偏差 5%，實驗組數(shù)據(jù)更貼近真實值，且無異常離散數(shù)據(jù)。

三、應(yīng)用價值與操作規(guī)范

（一）核心應(yīng)用價值

標準化提升：可編程操作實現(xiàn)試劑添加參數(shù)統(tǒng)一，避免手工操作的個體差異，滿足批量檢測的標準化要求；

成本優(yōu)化：效率提升減少人力投入，試劑殘留降低減少耗材浪費，某水質(zhì)檢測機構(gòu)應(yīng)用后年節(jié)省成本約 12 萬元；

合規(guī)保障：數(shù)據(jù)可追溯（移液參數(shù)自動記錄），符合環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)完整性要求，順利通過資質(zhì)認定評審。

（二）關(guān)鍵操作規(guī)范

耗材適配：根據(jù)試劑黏度選擇對應(yīng)吸頭（高黏度試劑用寬口吸頭），避免殘留；

定期校準：每月用標準砝碼校準移液精度，確保誤差≤2%；

樣本處理：批量樣本需均勻擺放，確保移液頭與容器對準，避免試劑外溢。

四、結(jié)論

全自動多道移液儀通過 “參數(shù)精準優(yōu)化 + 批量同步操作"，解決了環(huán)境水質(zhì)批量檢測中試劑添加誤差大、效率低、污染風險高的痛點。中速吸液、5mm 吸液高度、兩次吹液的優(yōu)化方案，可將試劑添加誤差控制在 1.5% 以內(nèi)，檢測效率提升 75%，同時增強數(shù)據(jù)重復(fù)性與合規(guī)性。該方案為環(huán)境水質(zhì)批量檢測提供了標準化技術(shù)支撐，助力檢測機構(gòu)實現(xiàn)提質(zhì)增效與精準管控。