水中總氮測定有關(guān)問題的探討

郭小穎

摘 要：大量的生活污水、農(nóng)田排水或含氮工業(yè)廢水排入天然水體中中，使水中有機(jī)氮和各種無機(jī)氮化物的含量增加，生物和微生物大量繁殖，消耗水中的溶解氧，使水體質(zhì)量惡化.若湖泊、水庫中的氮含量超標(biāo)，會造成浮游植物繁殖旺盛，出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化狀態(tài).因此，總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

關(guān)鍵詞： 水中總氮 方法 堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法

中圖分類號：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0105-01

總氮是指水中氨氮，亞硝酸鹽氮，硝酸鹽氮和有機(jī)氮之和的總稱，其結(jié)果反映了水體受污染和富營養(yǎng)化的程度，因此總氮的測定被列為水環(huán)境監(jiān)測的重要指標(biāo)之一。目前國內(nèi)外監(jiān)測總氮的方法很多，主要有消解過程的庫倫法，微波消解法，過硫酸鉀消解法等，測定過程的離子色譜法，比色法，紫外分光光度法和化學(xué)發(fā)光法。國標(biāo)GB11894-89水中總氮的測定采用的是堿性過硫酸鉀進(jìn)行消解，紫外分光光度法測定的方法，環(huán)境監(jiān)測人員應(yīng)全面掌握這種分析方法，本文對此方法測定過程中的有關(guān)問題進(jìn)行了探討。

1 總氮的測定方法比對分析

總氮的監(jiān)測分析一般必須有2個步驟組成，一是預(yù)處理即將水樣中各種含氮化合物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，二是測定硝酸鹽的量。

1.1 總氮的消解方法比對分析

總氮的消解方法主要有庫倫法，微波消解法，過硫酸鉀消解法等。庫倫法主要用于測定高碳量廢水中總氮，測定方法為以高活性鎳-氧化鋁做為催化劑，在700 ℃的裂解溫度下時，將氮化合物被轉(zhuǎn)化為氨進(jìn)行測定，用庫侖法測定總氮不僅結(jié)果準(zhǔn)確可靠，檢測速度較快，但該方法的設(shè)備較昂貴，未得到普及。微波消解法主要是在微波消解器中，溫度為60 ℃時水溶液中過硫酸鉀分解產(chǎn)生原子態(tài)氧，分解出的原子態(tài)的氧在120 ℃到124 ℃條件下，與水樣中的化合物反應(yīng)將含氮化合物的中氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。此方法消解速度較快。過硫酸鉀消解法是以過硫酸鉀做氧化劑，在120～124 ℃的堿性介質(zhì)條件下，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮及大部分有機(jī)氮化合物氧化成硝酸鹽。此方法為國標(biāo)方法，使用較多。

1.2 硝酸鹽的測定方法比對分析

硝酸鹽的測定方法主要有離子色譜法，比色法，紫外分光光度法和化學(xué)發(fā)光法等。離子色譜法是將消解后的樣品經(jīng)高分子交換樹脂及抑制柱，用0.05 M氫氧化鈉溶液洗脫，用1.5mM探酸鈉-5mM碳酸氫鈉做淋洗液通過陰離子分離柱后測定的方法。該方法干擾小，專屬性強(qiáng)，但儀器設(shè)備較昂貴。比色法主要是在消解液中加入酚二磺酸和氨水，反應(yīng)后溶液呈黃色，然后于410 nm波長處比色的方法。紫外分光光度法是分別在波長220 nm與275 nm處測定溶液吸光度，然后計算出總氮的含量。化學(xué)發(fā)光法是將樣品中含氮化合物轉(zhuǎn)化為NO，反應(yīng)產(chǎn)物由載氣攜帶，進(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室內(nèi)與來自臭氧發(fā)生器的O3氣體發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)的NO2，當(dāng)激發(fā)態(tài)的NO2躍遷到基態(tài)時發(fā)射出光子，所發(fā)射的光子強(qiáng)度由光電倍增管按特定波長進(jìn)行測定的方法。

2 堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法測水中總氮有關(guān)問題的探討[6][7]

堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法是國標(biāo)規(guī)定的方法，此方法的原理是以過硫酸鉀做氧化劑，在120～124 ℃的堿性介質(zhì)條件下，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮及有機(jī)氮化合物氧化成硝酸鹽，分別于波長220 nm，275 nm處測吸光度，計算硝酸鹽氮的吸光度，從而計算總氮的濃度。我們應(yīng)用此方法進(jìn)行了大量的實驗，對測定過程中可能出現(xiàn)的問題提出了一些建議。

2.1 實驗室環(huán)境

總氮的分析應(yīng)在無氨的環(huán)境中進(jìn)行，應(yīng)避免與氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮等試驗項目處于同一室進(jìn)行分析，以提高結(jié)果的準(zhǔn)確度，降低環(huán)境的干擾。總氮測定所使用的試劑盒玻璃器皿應(yīng)單獨存放，以免影響空白值。

2.2 試驗用水

在試驗中不同的試驗用水對總氮的空白值會有影響。為了控制好實驗質(zhì)量，找出合適的試驗用水，取三種不同的試驗用水1無氨水2蒸餾水3去離子水進(jìn)行實驗。在相同加熱條件下選用同一廠家同批次過硫酸鉀測定氨氮的空白值結(jié)果見表1

試驗結(jié)果表明無氨水和去離子水的空白測定達(dá)到要求，而蒸餾水的空白測定偏高，試驗可以采用無氨水和去離子水。我們在試驗中采用去離子水為試驗用水。

2.3 過硫酸鉀試劑的選擇

實驗用過硫酸鉀試劑必須是分析純以上的且在有效期內(nèi)的試劑，一般普通分析純的過硫酸鉀總氮最高含量不超過0.005%，但從市場上購得的試劑質(zhì)量存在差異，有些廠家，批次的試劑含氮量常達(dá)不到這個要求，致使空白值偏高。我們買了三個廠家的過硫酸鉀試劑有兩個廠家的都不到要求，在每批次的試劑使用前要先進(jìn)行空白測定。建議選擇有經(jīng)驗的實驗室驗證過的優(yōu)級純的過硫酸鉀。另外過硫酸鉀的存貯時間對于總氮的空白也有較大的影響，實驗證明堿性過硫酸鉀溶液貯存3天對測定結(jié)果基本無影響，隨著時間的延長空白值增大，建議氧化劑的存貯時間不要超過3天。

2.4 消解的溫度和壓力控制

總氮消解所要控制的主要是溫度和時間，總氮測定過程中消解時間不夠或高壓鍋溫度不夠都會造成過硫酸鉀消解不完全，從而造成空白值偏高。研究表明氧化壓力保持在0.1 MP時即溫度為120～124 ℃，氧化時間大于30 min時，均能達(dá)到較好的效果，空白值均在0.020左右。

2.5 濁度的處理

對于污染重的水樣，氧化反應(yīng)結(jié)束后，試管中會有絮狀沉淀物產(chǎn)生，當(dāng)加入1：9的鹽酸，不能完全中和過量的堿和溶解沉淀，仍有顆粒物存在，導(dǎo)致吸光值增大，從而影響測定結(jié)果。此時應(yīng)離心或抽濾后取上清液測定。

3 結(jié)語

水中全氮的測定是評價水質(zhì)富營養(yǎng)化的一個重要指標(biāo)。總氮的檢測方法很多，各有其優(yōu)缺點。GB11894-89中規(guī)定了總氮的測定方法用堿性過硫酸鉀紫外分光光度法，只有熟悉和掌握該方法，才能避免可能出現(xiàn)的誤差，提供可靠地分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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