淺析總氮測定中的影響因素

張錦鵬

(德宏州環境監測站，云南芒市678400)

伴隨著社會的不斷進步，工業化大生產的不斷發展，大量生活污水、農田排水和含氮工業廢水持續排入水體，使水中有機氮和各種無機氮化合物含量增加，生物和微生物類大量繁殖，消耗水體中的溶解氧，使水體質量惡化。湖泊、水庫中含有超標的氮、磷類物質時，造成浮游植物繁殖旺盛，出現湖庫富營養化狀態。因此，總氮是衡量水質好壞的重要指標之一［1］。現行的《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法 (HJ636－2012)》操作簡便，準確度高，對環境污染小，與其他分析方法相比有較明顯的優勢，是總氮測定的主要分析方法。但該實驗對所用的實驗用水、器皿、試劑純度等有較嚴格的要求，任何一處實驗環節出現偏差，都會對實驗的結果造成影響。本文就此作一些淺析，希望能對相關分析人員有所幫助。

1 實驗部分

1.1 適用范圍

本標準適用于地表水、地下水、工業廢水和生活污水中總氮的測定。當樣品量為10ml時，本方法的檢出限為 0.05mg/L，測定范圍為 0.02～7.00mg/L。

1.2 原理

該方法的原理［1］是在60℃以上水溶液中，過硫酸鉀分解產生硫酸氫鉀和原子態氧，分解出的原子態氧在120～124℃，可使水樣中含氮化合物中的氮元素轉化為硝酸鹽，在此過程中有機物同時被氧化分解，消解后的溶液用紫外分光光度計于不同波長 (220nm、275nm)下測得吸光度值，按A=A220－2A275計算硝酸鹽氮的吸光度值，從而根據校準曲線計算總氮的含量。

此時加入氫氧化鈉可以中和反應中的氫離子，使過硫酸鉀分解趨近于完全。而在計算中之所以要扣除2A275的吸光度值，是因為溶液中的有機物在此波長處有吸收，而硝酸鹽氮沒有吸收，用以扣除有機物的影響。

1.3 實驗儀器及主要試劑

UVmini－1240紫外分光光度計;立式蒸汽壓力滅菌器;25ml具塞玻璃磨口比色管;無氨水(優普超純水);硝酸鉀標準使用液 (10mg/L):取10ml硝酸鹽氮標準溶液 (500mg/L，102106)定容至500ml;堿性過硫酸鉀溶液:稱取40g過硫酸鉀，15g氫氧化鈉，溶于無氨水中，稀釋至1000ml。

2 結果及討論

2.1 試劑的影響

2.1.1 過硫酸鉀的影響

過硫酸鉀的純度至關重要，它直接影響空白值的高低和實驗結果的準確性。在HJ636－2012中要求，過硫酸鉀的含氮量應＜0.0005%，但由于生產廠家不同，各家的試劑質量均存在不同程度的差異，有些廠家、批號的試劑含氮量甚至不能達到這個要求，雜質較多，從而造成空白值偏高，影響測定結果的準確性。因此過硫酸鉀應該經提純后使用，有些廠家的試劑經一次提純后即可滿足要求，有些廠家的試劑需經多次提純后才能滿足要求。本次實驗所用的過硫酸鉀經二次提純，提純方法是在1L廣口瓶中置800ml無氨水，置于55℃的水浴鍋中加熱，緩慢加入過硫酸鉀，直至不能溶解為止，這個過程比較耗費時間，接下來把完全溶解的飽和溶液放在室溫中自然冷卻 (廣口瓶加蓋，防止引入其他污染)，待完全冷卻后放入4℃冰柜過夜，第二天倒掉上清液，并用無氨水清洗結晶體，傾去清洗水，再重復第一天的溶解—冷卻—結晶步驟，進行二次提純;二次提純后的過硫酸鉀，經55℃的干燥箱干燥后保存。二次提純后，過硫酸鉀樣品損失量約為50%，但相比較進口過硫酸鉀 (1瓶，500g)動折幾百乃至近千元的價格，二次提純的成本還是遠低于進口過硫酸鉀的購買成本。

表1 未提純過硫酸鉀標準曲線的吸光度

表2 經二次提純的過硫酸鉀標準曲線的吸光度

從表1可知，未進行提純前，雖然標準曲線及斜率比較好，但在220nm處有兩個吸光度值超過1;而275nm處的吸光度值均在0.2左右，吸光度值均較高，說明在該溶液中存在不少的有機物，這些有機物有可能會影響到樣品特別是低濃度樣品的測定。并且部分樣品的吸光度比值 A275/A220×100% ＞20%，應予以鑒別［1］。

而從表2可以看到，在經過二次提純后，220nm處的吸光度值沒有超過1，275nm處的吸光度值也僅在0.01附近，說明經過二次提純后，過硫酸鉀中的雜質得到進一步去除，有可能對實驗結果產生不利影響的因素也得到控制。所有樣品的吸光度比值A275/A220×100%均＜20%。

從以上對比可以看出，通過對過硫酸鉀進行二次提純，能夠有效地去除過硫酸鉀中雜質對實驗結果的影響，并且經過提純后的過硫酸鉀能夠滿足分析工作的要求，盡管二次提純有近50%的試劑損耗，但相比較昂貴的進口過硫酸鉀，二次提純仍有較高的性價比。另外，溶解過硫酸鉀時水溫不要超過60℃，以免造成過硫酸鉀分解，影響分析結果。

2.1.2 氫氧化鈉的影響

在多年的總氨實驗中，筆者一直使用分析純的氫氧化鈉，期間換過不同品牌的生產廠家，通過這幾年的分析，目前尚未發現分析純的氫氧化鈉對實驗結果有較大的影響。

2.2 實驗室用水的影響

總氮的國家標準測定方法要求實驗室用水為無氨水，但由于無氨水的制備較為麻煩，在實際分析工作中，我們分別選用過蒸餾水、優普超純水和市售娃哈哈純凈水作為實驗用水進行分析，其實驗結果均能夠滿足要求，因此可以這樣認為:按規范要求制作的實驗室用水不對會本實驗產生較大的不利影響，除非該水水質不純［2］。

2.3 實驗室環境的影響

實驗過程特別容易引入空氣中的氨，從而對實驗結果造成影響，因此，總氮應與氨、硝酸鹽氮等含氮類項目分開，不宜在同一個實驗室，避免造成交叉污染。另外如有必要的話，在試驗進行前，可用新制備的無氨水將已洗凈的玻璃器皿再沖洗幾遍，以洗凈有可能吸附在玻璃器皿上的氨，減少環境空氣中氨的影響，提高結果的準確性。

2.4 分光光度計的影響

由于總氮的測定需要使用兩個紫外波長，建議使用紫外雙光束分光光度計，這樣引起的波長誤差較小。如果只有紫外單光束分光光度計，建議先將所有樣品進行一個波長的測量后，再進行另一個波長的測量，這樣能夠最大程度上減少波長引起的誤差。

3 結論

影響總氮測定結果的因素較多，主要有:試劑純度、實驗室用水、實驗室交叉污染、分光光度計等。其中最關鍵的因素是過硫酸鉀的純度問題，由于過硫酸鉀質量不過關而導致實驗結果不準確的例子比比皆是。本實驗的結果表明，經過二次提純的過硫酸鉀能夠滿足實驗室分析工作的要求，且提純成本相比較進口過硫酸鉀有較大優勢。

［1］國家環境保護總局．水和廢水監測分析方法 (第四版)(增補版)［M］．北京:中國環境科學出版社，2011．

［2］王毛蘭，胡春華，周文斌．堿性過硫酸鉀法測定水質總氮的影響因素 ［J］．光譜實驗室，2006，23(5)．