水中總氮測定影響因素分析及解決方法探討

葛超超

（余姚市環境保護監測站浙江余姚315400）

水中總氮測定影響因素分析及解決方法探討

葛超超

（余姚市環境保護監測站浙江余姚315400）

水中總氮是水質分析常規項目，按照中國環境保護行業標準《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）步驟分析過程中，經常出現空白值高、平行樣平行性差、標準樣品測定結果超出允許范圍等問題，甚至某些情況下數據偏差非常大。本文根據實際工作經驗結合參考資料，分析了影響測定結果的因素，探討了解決問題的方法，并通過實驗進行了驗證。

總氮測定；紫外分光光度法；影響因素；解決方法

1　前言

氮是植物重要的營養元素，但進入天然水體過多，超過水體自凈能力后，就會惡化水質，帶來許多危害。所以在防治水污染中，防治水體氮污染也是重要的任務之一?？偟侵杆w中所有含氮化合物中的氮含量，中國環境保護行業標準《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ636-2012）是分析總氮的常用方法。

2　影響水中總氮測定因素

2.1玻璃比色管密封性

HJ 636-2012測定步驟中，要求取10mL待測樣品放入25mL具塞磨口玻璃比色管，再加入5mL堿性過硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用紗布和線繩軋緊管塞后置于高壓蒸汽滅菌鍋內消解[1]。由于消解過程中比色管內壓力升高，較難保證每個玻璃比色管的密封性（若比色管存在密封性問題，消解后比色管中待測樣品會顯著減少），且由于密封性原因產生的數據誤差十分巨大。針對這一情況，我站購買了帶硅膠密封墊的旋塞比色管，經驗證，該比色管能在較高壓力下保持良好的密封性。

2.2玻璃器皿的洗滌及存放

實驗所用玻璃器皿長時間存放易造成二次污染，我站將玻璃器皿用無氨水洗凈后再放入10%鹽酸中煮沸10min，最后浸泡于10%鹽酸中，使用前再用無氨水多次沖洗。

2.3無氨水的制備

總氮的測定，對實驗用水要求嚴格，我站使用杭州永潔達凈化科技有限公司UPWS-10T實驗室超純水器制備超純水。由于該純水器為各實驗混用，實際使用過程中發現總氮空白值較高，結合參考文獻，我站使用超純水再蒸餾，取蒸餾中間段餾出水(棄除蒸餾前段和后段各10%)[2]。蒸餾水制備完成后立即使用。按照HJ 636-2012步驟，其他條件均選擇最優條件，分別使用超純水與再蒸餾水進行空白值試驗，結果見表1。

表1　不同實驗室用水空白吸光度值

由上表可見，直接使用超純水空白值略高，使用再蒸餾水空白值＜0.030，滿足監測要求。

2.4過硫酸鉀的選擇

HJ 636-2012中要求過硫酸鉀中含氮量＜0.0005%[1]，市售優級純試劑常常達不到這個要求，致使總氮空白值偏高。我站購買Fluka進口過硫酸鉀試劑。如若購買不方便則應對過硫酸鉀進行提純，提純方法：在1L燒杯中加入約800mL無氨水，50℃水浴鍋加熱，逐漸加入過硫酸鉀，直至飽和，然后把完全溶解的飽和溶液放在室溫中自然冷卻，再放進4℃冰箱重結晶。(重結晶過程避免引入其他污染)，倒掉上清液用無氨水清洗幾遍，放入50℃烘箱烘干[3]。若試劑純度較差，提純一次仍無法滿足要求的，可進行二次提純。按照HJ 636-2012步驟，其他條件均選擇最優條件，分別使用進口過硫酸鉀、優級純過硫酸鉀和提純后的過硫酸鉀進行空白值試驗，結果見表2。

表2　不同純度過硫酸鉀空白吸光度值

由上表可見，過硫酸鉀純度對空白吸光度值的影響很大，選用進口過硫酸鉀或提純后的過硫酸鉀方可滿足監測要求。

2.5消解條件

HJ 636-2012中規定樣品消解條件為120℃～124℃消解30min，實際工作中發現該條件下空白吸光度值仍然偏高，查閱文獻發現過硫酸鉀溶液在210nm～250nm波長處有很強的特征吸收，消解時間不夠可能導致過硫酸鉀不完全轉化為硫酸鉀，從而使空白吸光度值偏高[4]。按照HJ 636-2012步驟，其他條件均選擇最優條件，分別消解25、30、35、40、45min，測定空白吸光度值，結果見表3。

表3　不同消解時間空白吸光度值

由上表可見，消解時間過短會導致空白吸光度值偏高，消解時間35min以上，空白吸光度值能達到要求且趨于穩定，因此可以稍稍延長消解時間，建議消解35min～40min為宜。

2.6冷卻時間

由于工作性質，有時要求數據時間緊急，有時樣品消解完成以后又沒有時間馬上分析，故按照HJ 636-2012步驟，其他條件均選擇最優條件，分別放置1、2、3、4、5小時以及自來水強制冷卻，測定空白吸光度值，結果見表4。

表4　不同放置時間空白吸光度值

由上表可見放置時間為2h～3h時空白吸光度值較低，時間緊急時采用自來水強制冷卻亦可達到要求，放置時間4h以上空白吸光度值偏高。

2.7實驗室條件

實驗室環境對總氮測定的影響很大，總氮的分析應在無氨的實驗室環境中進行，室內不應含有揚塵、石油類、碘離子、溴離子、六價鉻、三價鐵離子及其它的氮化合物，以免干擾[2]。

3　實驗驗證

3.1主要實驗儀器及試劑

（1）島津UV-1800紫外可見分光光度計及10mm石英比色皿；（2）LDZX-30KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋；（3）DK-S28電熱恒溫水浴鍋；（4）25mL旋塞比色管；（5）無氨水；（6）氫氧化鈉（優級純）；（7）過硫酸鉀（優級純）；（8）鹽酸（優級純）；（9）硝酸鹽氮標準溶液GSB05-1144-2000(102111)（500mg/L）；（10）總氮標準樣品GSBZ50026-94（203231）（1.40±0.08mg/L）。

3.2實驗方法

按照HJ 636-2012步驟，選取前文分析最優實驗條件，作總氮校準曲線，并對方法檢出限、精密度及準確度進行了測試。

3.3校準曲線

校準曲線結果見表5及圖1。

表5　總氮校準曲線

其中：A220——溶液于波長220nm處的吸光度

A275——溶液于波長275nm處的吸光度

A0——空白溶液吸光度值

Ar——減空白后溶液吸光度值

A=A220-2A275；Ar=A-A0

圖1　總氮校準曲線

計算得到總氮校準曲線：y=0.0103x+0.001，r=0.9998＞0.999，符合標準要求。

3.4方法檢出限

本方法檢出限計算方法采用美國EPA SW-846規定方法檢出限，如下：

式中：MDL——方法檢出限

n——樣品的平行測定次數

S——n次平行測定的標準偏差

t——自由度為n-1，置信度為99%時的t分布

其中，當自由度為n-1時，置信度為99%時的t值可參考表6取值。

表6　t值表

配置1.00mg/L總氮標準溶液，平行測定7次，計算的檢出限結果如表7。

表7　總氮檢出限試驗

由表7可見，方法檢出限符合標準要求。

3.5方法精密度及準確度

按標準方法測定總氮標準樣品GSBZ50026-94（203231）及“陸埠水庫”平行雙樣，計算其相對偏差，并對“陸埠水庫”樣品進行加標回收測試，計算其加標回收率。平行雙樣測試結果見表8，加標回收測試結果見表9，總氮標準樣品測試結果見表10。

表8　平行雙樣測試結果

表9　加標回收測試結果

表10　標準樣品測試結果

由測試結果可得，方法準確度及精密度均符合標準要求。

4　結語

本文根據實際工作經驗結合參考資料，總結出影響總氮測定結果的因素，并給出了總氮測定較為可靠的條件：（1）選用帶硅膠密封墊的旋塞比色管以保證比色管在高溫高壓下的密封性；（2）玻璃器皿用無氨水洗凈后再放入10%鹽酸中煮沸10min，最后浸泡于10%鹽酸中，使用前再用無氨水多次沖洗；（3）使用超純水再蒸餾制取無氨水；（4）選用進口過硫酸鉀或對優級純過硫酸鉀進行重結晶提純；（5）樣品消解條件為120℃～124℃消解35min～40min；（6）實驗室內不應有干擾總氮測定的化合物。最后通過實驗，證明了該條件下，校準曲線的相關系數r、方法檢出限、方法精密度及準確度均符合HJ 636-2012要求。

[1]水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法HJ 636-2012[S].

[2]饒素梅.總氮測定中注意事項[J].污染防治技術，2007,20（3）：92-93.

[3]喬歡歡,李健.影響總氮空白值高的主要因素分析[J].環境與發展,2014,26(1)：177-178.

[4]黃玲,章方揚.總氮測定中空白值的影響因素及其控制方法[J].中國無機分析化學,2013,3(1)：79-82.

葛超超（1985—），男，浙江余姚人，本科學歷，工程師，從事環境監測工作。