測(cè)量水中硝酸鹽氮兩種方法的比較

張曉紅

摘 要：通過(guò)對(duì)測(cè)量水中硝酸鹽氮兩種方法（酚二磺酸法、紫外分光光度法）的比較，總結(jié)了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為水質(zhì)監(jiān)測(cè)中該項(xiàng)目方法的選擇提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：酚二磺酸光度法；紫外分光光度法；比較

硝酸鹽氮是以NO3-形式存著的氮。它是有機(jī)氮化合物硝化氧化分解的最終產(chǎn)物。在生物氧化的最后階段，硝酸鹽的濃度較高。在未受污染的情況下，地表水中硝酸鹽的含量很低，但在一些地下水中，硝酸鹽的含量往往很高，硝酸鹽本身是無(wú)毒的，但在飲用水中如果硝酸鹽的含量過(guò)高，會(huì)使嬰兒患變性血紅蛋白癥。硝酸鹽在酸性、厭氧條件下還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與仲胺作用會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝胺，對(duì)環(huán)境影響極大。因此，硝酸鹽氮是飲用水水質(zhì)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要項(xiàng)目。

水中硝酸鹽氮的測(cè)定方法很多，常用的有酚二磺酸光度法、紫外分光光度法、電極法、離子色譜法、鎘柱還原法等，其中酚二磺酸光度法是目前測(cè)定硝酸鹽氮最常用的方法。本文就酚二磺酸法和紫外分光光度法的準(zhǔn)確度、精密度、相對(duì)偏差、加標(biāo)回收、抗干擾等方面做一系列的實(shí)驗(yàn)以證明二種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)原理

（1）酚二磺酸光度法測(cè)定原理：先使?jié)饬蛩崤c苯酚作用，制成酚二磺酸。將水樣蒸發(fā)至干，加入酚二磺酸，硝酸鹽便與酚二磺酸作用生成硝基二磺酸酚。在堿性溶液中，硝基二磺酸酚進(jìn)行分子重排，生成一種黃色化合物。

（2）紫外分光光度法實(shí)驗(yàn)原理：利用硝酸根離子在220nm波長(zhǎng)處的吸收而定量測(cè)定硝酸鹽氮。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

2.1.1 酚二磺酸分光光度法：（1）儀器的準(zhǔn)備：7220型可見(jiàn)分光光度計(jì)、30mm的比色皿。（2）硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確吸取10mL硝酸鹽氮儲(chǔ)備液（500mg/L）于500mL的容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，混勻。此溶液每毫升含硝酸鹽氮0.010mg。（3）用分度吸管向7支50mL的比色管中分別加入此硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00mL，加水至約40mL，加3mL氨水，再加水至標(biāo)線(xiàn)，混勻。（4）由除零管外的其他校準(zhǔn)系列測(cè)得的吸光度值減去零管的吸光度值，繪制吸光度對(duì)硝酸鹽氮含量的校準(zhǔn)曲線(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：Y=0.0871X+0.0021，相關(guān)系數(shù)：0.9992，檢測(cè)線(xiàn)性范圍：0.06～2.00mg/L。

2.1.2 紫外分光光度法：（1）儀器的準(zhǔn)備：紫外分光光度計(jì)、10mm的石英比色皿。（2）硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確吸取20mL硝酸鹽氮儲(chǔ)備液（500mg/L）于100mL的容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，混勻。此溶液每毫升含硝酸鹽氮0.100mg。（3）用分度吸管向6支100mL的容量瓶中分別加入此硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL，加水至標(biāo)線(xiàn)，混勻。（4）根據(jù)220nm處的吸光度與兩倍275nm波長(zhǎng)吸光度之差對(duì)濃度作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：Y=0.258X-0.0002，相關(guān)系數(shù)：0.9997，檢測(cè)線(xiàn)性范圍：0.08～4.00mg/L。

這兩種方法標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)回歸方程的相關(guān)系數(shù)差別不大，都很高。但紫外分光光度法的檢測(cè)線(xiàn)性范圍較大。

2.2 在試驗(yàn)中，硝酸鹽氮的干擾因素較多，當(dāng)水中含氯化物、亞硝酸鹽、銨鹽等，均可產(chǎn)生干擾。我們從不同濃度的氯化物、氨氮和亞硝酸鹽氮中加入不同濃度的硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行干擾試驗(yàn)。結(jié)果如表1。

從表1可以看出用二磺酸酚法測(cè)硝酸鹽氮，當(dāng)水樣中的氯離子濃度超過(guò)10.0mg/L時(shí)，就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。原因是由于有一定的氯離子存在時(shí)，當(dāng)加入二磺酸酚后，氯化物與硝酸鹽在酸性介質(zhì)中形成鹽酸與硝酸，二酸相互作用生成亞硝酰氯，其反應(yīng)為：HNO3+3HCl——NoCl+Cl2+2H2O，由于亞硝酰氯干擾硝酸鹽氮的測(cè)定，所以含氯離子越高的水樣，所造成的誤差越大，測(cè)定結(jié)果越低。氯離子對(duì)低濃度硝酸鹽氮測(cè)定產(chǎn)生的負(fù)干擾明顯大于對(duì)高濃度硝酸鹽氮產(chǎn)生的負(fù)干擾；隨著加入的氨氮和氯化物濃度的增加，硝酸鹽氮含量的測(cè)定結(jié)果低于實(shí)際值；在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)亞硝酸鹽氮濃度對(duì)硝酸鹽氮的測(cè)定影響不大。用紫外分光光度法測(cè)硝酸鹽氮，這幾種離子對(duì)樣品基本上就不會(huì)影響。

2.3 精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

為了比較酚二磺酸光度法和紫外分光光度法測(cè)定統(tǒng)一濃度水平的硝酸鹽氮是否具有相同的精密度和準(zhǔn)確度，我們配制2組不同濃度的硝酸鹽氮溶液，用2種方法各測(cè)定6次，用F檢驗(yàn)和T檢驗(yàn)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。結(jié)果如表2。

由表2可以看出，酚二磺酸光度法和紫外分光光度法具有相同的精密度和準(zhǔn)確度，但是用紫外分光光度法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品平均值更接近樣品的標(biāo)準(zhǔn)值，并且它的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)均比酚二磺酸光度法小。

2.4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

在20個(gè)不同濃度的天然水樣中，分別加入適量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，（加入量是其實(shí)際濃度的0.5～2.0）倍，結(jié)果顯示，紫外分光光度法回收率分別為99%、100%、102%、101%、103%、102%、98%、99%、102%、102%，加標(biāo)回收率在98%到103%之間，平均回收率101%；酚二磺酸法回收率分別為91%、97%、94%、97.5%、95.6%、92.9%、90.5%、95.3%、87%、93.5%，加標(biāo)回收率87.0%到97.5%之間，平均回收率93.2%，酚二磺酸法加平均紫外法的回收率明顯優(yōu)于酚二磺酸法，說(shuō)明紫外法分光光度法的準(zhǔn)確度更高。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）酚二磺酸法測(cè)硝酸鹽氮，測(cè)量范圍在0.02～2.00mg/L之間，紫外分光光度法的測(cè)量范圍為0.08～4.00mg/L，紫外分光光度法的測(cè)量范圍更廣。當(dāng)水樣中硝酸鹽氮的濃度大于2mg/L時(shí)，一般采用取少量的水經(jīng)稀釋后測(cè)量，容易造成較大的誤差。（2）在水樣檢測(cè)過(guò)程中，酚二磺酸法受干擾因素較多，如氯化物、亞硝酸鹽、銨鹽，消除干擾非常復(fù)雜，很容易因此使樣品測(cè)量濃度偏低。另外，酚二磺酸法在分析中由于消解不完全，蒸發(fā)皿粗糙、轉(zhuǎn)移中損失等因素極易導(dǎo)致樣品濃度偏低，而紫外分光光度法干擾因素較少，對(duì)水體進(jìn)行紫外吸收光譜分布曲線(xiàn)的掃描檢驗(yàn)，吸光度比值（A275/A220×100%）小于20%時(shí)，可不經(jīng)預(yù)處理，直接取50mL水樣于比色管中，加適量鹽酸后，進(jìn)行吸光度測(cè)量。