微波消解分光光度法測定水中總氮

李平 陳華盛

（臺州市污染防治工程技術(shù)中心 浙江臺州 318000）

1 緒論

近些年來，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象屢見不鮮，嚴重影響了人類的正常生活，而湖泊、水庫等水體內(nèi)極易富營養(yǎng)化，這也是世界各國十分重視的環(huán)境問題。我們所經(jīng)常涉及的測定水中總氮的一般分析方法通常較為復(fù)雜，工作內(nèi)容等繁瑣，并且利用較長的時間，不能分滿足大量水樣的有效連續(xù)監(jiān)測，并不能做到連續(xù)分析及在線監(jiān)測。總氮是水中各形態(tài)的氮的集合，可以作為反映水體是否遭受污染，是否形成水體富營養(yǎng)化的因素指標之一。在水體內(nèi)由于氮含量的增加，可以帶來水質(zhì)的惡化，尤其是在湖泊水庫等水體中，氮的增加含量，可以導(dǎo)致浮游的動植物等大量的繁殖，致使水體內(nèi)的溶解氧量降低，進一步的帶來水體內(nèi)的營養(yǎng)負荷，加速了湖泊、水庫水體的富營養(yǎng)化和水體質(zhì)量惡化。

一般情況下，水中總氮測定采用國標的方法，利用堿性過硫酸鉀高溫高壓消解法對水樣預(yù)處理。這種方法存在一定的問題，比如對溫度以及壓力的掌握要求嚴格，操作的方式也比較繁瑣，消解的時間比較長。另外也采用過硫酸鉀氧化使有機氮和無機氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后，再以紫外法、離子色譜法或氣相分子吸收法測定[1]，預(yù)處理均需手工操作，且過程繁瑣，測定時間長，隨著環(huán)境監(jiān)管要求的提高，水中總氮監(jiān)測的樣品量日益增加，手工法已無法滿足大批量樣品快速檢測的需求[2]。因此采用微波消解法進行水樣的預(yù)處理，方法簡便，快速，消解徹底，在較寬的線性范圍內(nèi)具有較好的精密度和準確度。

2 實驗原理

近年來，微波消解這一新發(fā)展的技術(shù)逐漸的被廣泛應(yīng)用，其原理是分子物質(zhì)利用電場進行了極化作用，加之這一階段下，磁場產(chǎn)生了交變作用，進而帶來了變化[3]。在這一工作中，對于消解罐更能較為有效的利用，因為在這一活動中，分子會產(chǎn)生一系列的諸如擠壓、摩擦甚至是強烈觸碰等運動，會使系統(tǒng)內(nèi)的壓力增加，溫度升高，進而消解速度增大，因此，利用高強度的材料物質(zhì)，會避免產(chǎn)生危險性問題[4]。

一般，我們利用分光光度法時，主要是先得到一定的波長后，通過試驗對比，對樣品進行定性或定量的測定，結(jié)果也表明，試驗期間所地的溶液的光吸收度和濃度、波長以及溶液膜厚薄程度相關(guān)。在這一過程中，首先得到系列濃度的曲線程度，在不同試驗的條件下取色，測定吸光度，再以繪制標準曲線，其中橫坐標為溶液含量，縱坐標為吸光度，將得到的待測溶液的含量吸光度對應(yīng)出，即得到了相應(yīng)的含量，這便是利用曲線得到的相應(yīng)濃度值。

3 實驗儀器及試劑

本試驗所采用的試劑除個別外均為分析純；所用水為多次蒸餾水。

可見紫外分光光度計：UV2300型，上海菁華有限公司；Milestone型微波消解裝置；聚四氟乙烯消解罐；氫氧化鈉（分析純,科密歐試劑，德州潤昕實驗儀器）；FIA-3110型流動注射分析處理儀:北京吉天儀器有限公司;WP800型微波爐:格蘭仕電器有限公司。

堿性過硫酸鉀溶液：利用天平量取4.0g的進口過硫酸鉀和適量的氫氧化鈉，在適當?shù)恼麴s水溶解后，稀釋至100mL。

硝酸鉀標準貯備液［p(N)=1.00g/L］：將硝酸鉀(優(yōu)級純)在(105±5)℃條件下，通過干燥箱干燥后，量取7.22g在水中溶解，并至于1000mL容量瓶中，加水稀釋至標線，混勻(該溶液在4℃下避光保存，至少可穩(wěn)定6個月)。

氮標準溶液:稱取0.722g硝酸鉀(在110℃～120℃）的條件下于干燥箱內(nèi)進行4h左右的干燥，并溶于蒸餾水中,定容,此時放適量的三氯甲烷保護劑,此溶液含氮為100μg/mL。

在使用中時，可自行稀釋氮標準使用液。

還原劑:取 2.0gH4Cl2O2Sn，溶于 HCl中,再加 40mL 丙三醇,溶解后，轉(zhuǎn)移至100mL,加一粒錫，保存。

顯色劑1：稱取6.0gH8MoN2O4與水相溶,加適量濃H2SO4,稀釋至500mL刻度。

載流1：二次蒸餾水。

顯色劑2：取0.18g對氨基苯磺酰胺，適量硫酸氫鈉、0.03g萘胺磺酸,溶于水中,稀釋至100mL。

載流2：稱取35g氯化銨、3g酒石酸鉀鈉溶于適量水中,稀釋至1 000mL。

4 實驗步驟

4.1 水樣預(yù)處理

將待測的水樣、堿性過硫酸鉀溶液一同和設(shè)備連接,開啟流動注射儀設(shè)備,保持泵在轉(zhuǎn)動作業(yè)中,此時將水樣和堿性過硫酸鉀溶液(流量均為0.45mL/min)混合置于適當長度的消解管（微波爐內(nèi)）中,調(diào)節(jié)微波爐的功率，將其保持在中低檔左右進行加熱,經(jīng)過消解的水樣進入比色管并脫氣測定。

4.2 總氮的測定

將載流2、顯色劑2和預(yù)處理的水樣同流路進行連接,啟動注射儀設(shè)備,使得泵在作業(yè)狀態(tài),將水樣置于200μL的采樣環(huán)下,這時，管理閥將會自行操作換樣,水樣在載流(流量為1.0mL/min)的載入下,流過還原（銅-鎘柱）后,和顯色劑2(流量為0.5mL/min)聚集于反應(yīng)管路中,并以蒸餾水更換水樣注入，并作為參比液,最后，設(shè)備會在520nm波長處進行測定，得到吸光度。

5 工作曲線及檢出限

在特定的試驗條件下，利用微波消解測定總氮，其具體的工作曲線及檢出限如表1。

表1 工作曲線及檢出限

6 試驗的精密度、準確度

選用4個樣品進行消解和測定，每個樣品平行測定5次，測得5次試驗的相對標準偏差分別為6.77%、1.63%和2.41%，說明本方法儀器測定的精密度比較好。

7 試驗結(jié)果

分別取自湖泊水、水庫水以及化工廠附近水域，經(jīng)過一定的過濾處理后，對水樣進行微波消解的方法進行測定，測定的結(jié)果情況如表2。

表2 試驗結(jié)果

對于水樣3污廢水根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL219-2013）中地表水監(jiān)測準確度規(guī)定，樣品含量范圍＞1.0mg/L的，其允許加標回收率為95%～105%。

8 結(jié)語

采用微波消解的方法測定湖泊、水庫水、化工水的總氮，具有檢測速度快，操作簡便，檢出限低，精密度好等諸多特點，通過流動分析儀單元模塊(紫外消解等)的優(yōu)化處理，能夠試驗對于水樣的一個預(yù)處理的過程，同時排除了大量其他性的干擾，對于處理的過程利于簡化，具有省時省力的熱點，適用于大批量樣品的快速連續(xù)測定。

8.1 利用微波消解-流動注射分光光度法測定水中總氮。主要是通過在堿性過硫酸鉀溶液等一系列的試驗條件下,總氮的最低檢出限為0.04mg/L,線性范圍分別為0.040 mg/L～3.50mg/L,相對標準偏差也同樣的滿足了試驗的要求。

8.2 利用這種方法測定湖泊水、水庫水以及化工廠水等水樣時，其實驗室值分別為1.751mg/L、2.110mg/L、6.881mg/L，加標回收率分別為98.20%、99.10%和96.30%，根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL219-2013）中地表水監(jiān)測準確度規(guī)定，判定結(jié)果均合格，得到了較為滿意的結(jié)果。

[1]林培喜,安曉春.微波消解聯(lián)合測定水中總磷總氮.中國給水排水,2004,20(3):95-97.

[2]國家環(huán)境保護總局水和廢水監(jiān)測分析方法編委會，水和廢水監(jiān)測分析方法:第4版［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:254.

[3]都欣,向德余.淺談水和廢水中總氮的測定方法[J].科學(xué)之友,2011(6):242-244.

[4]蘇芩,張海濤,王慶霞,等.微波聯(lián)合消解流動注射光度法測定水中總氮和總磷[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2007,19(I):25-27.