水質總氮測定方法的驗證

王 勇

(新疆維吾爾自治區博爾塔拉蒙古自治州博樂市環境監測站，新疆 博爾 833400)

1 引言

水質總氮是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮與有機氮等的總稱，氮是生物體所必須的元素之一，但是過量的氮會造成水體富營養化，使得藻類瘋狂生長，快速的消耗著水體中的含氧量，使水質惡化，輕則影響水生生物的生長速度，重則會造成水體發黑發臭，水生生物大量死亡，破壞生態平衡。總氮在環境監測領域屬于國家強制檢測內容，目前最新版的標準《水質總氮的測定 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法》(HJ636-2012)規定了水質總氮的檢測分析方法。

而為了保證實驗室測試結果的穩定、可靠和準確，保證數據質量，本文根據《化學分析方法驗證確認和內部質量控制要求》(GB/T 32465-2015)5.1的要求，采用實驗的方法，對實驗室開展該項目的能力進行驗證。

2 方法原理

在120～124 ℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物轉換為硝酸鹽氮，采用紫外分光光度法于波長220 nm和275 nm處，分別測定吸光度A220和A275，按照A=A220-2A275計算校正吸光度A，總氮(以氮計)含量與校正吸光度A成正比。

3 儀器與化學試劑

3.1 儀器

A590分光光度計：具備雙長波測定能力和10.0 mm石英比色皿；高壓蒸汽滅菌鍋；25 mL比色管及其他實驗室用玻璃器皿。

3.2 化學試劑

新制備的超純凈水(實驗室純水機制備)。氫氧化鈉(NaOH):優級純(天津市百世化工有限公司)。過硫酸鉀(K2S2O8)：優級純(天津市北聯精細化學品開發有限公司)(純度不足，需自行重結晶提純)。堿性過硫酸鉀溶液：按照HJ636-2012中規定的方法配置堿性過硫酸鉀溶液。總氮標準溶液(500 mg/L)。鹽酸(1+9)：取濃鹽酸1份超純水9份混合得到。

4 簡要的操作步驟

(1)制作標準系列。吸取1.00 mL總氮標準溶液于50 mL容量瓶中，定容至50 mL備用，形成標準使用液。分別吸取中總氮標準使用液：0.00、0.20、0.50、1.00、3.00和7.00 mL于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，其對應的總氮(以N計)含量分別為0.00、2.00、5.00、10.00、30.00和70.00 μg,加水稀釋至10.00 mL,再加入5.00 mL堿性過硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用棉紗布和棉線繩扎緊管塞。

(2)吸取樣品10.00 mL于25 mL具塞比色管中，處理方法同標準系列。

(3)將標準系列和樣品一起置于高壓蒸汽滅菌鍋中，加熱至頂閥吹氣，關閥繼續加熱至120 ℃開始計時，保持溫度在120～124 ℃之間30 min,自然冷卻至壓力表降為零，開閥放氣，取出比色管冷卻至室溫，按住管塞，將比色管中液體顛倒混勻2～3次。

(4)每個比色管中加入1.0 mL(1+9)鹽酸，用水稀釋至25 mL標線蓋塞混勻，使用10.0 mm石英比色皿，在紫外分光光度計上，以純水做參比，分別于波長220 nm和 275 nm處測定吸光度，按照A=A220-2A275計算校正吸光度A。用溶液的校正吸光度減去零濃度溶液的校正吸光度得到校正吸光度Ar。

5 驗證內容

5.1 方法選擇性和線性

通過空白實驗可以驗證空白實驗校正吸光度Ab是否小于0.030，從而驗證實驗用水、試劑純度、器皿和高壓滅菌鍋是否滿足實驗要求。在7支15 mL比色管中各加入10 mL超純水，然后按照4.1～4.4的步驟進行測試。得到空白實驗各吸光度，見表1。

表1 空白值實驗

按照3.1中的方法制作標準系列，并按照3.2～3.5的方法分析，結果見表2。以標準系列濃度為橫坐標，校正吸光度與零濃度溶液校正吸光度的差Ar為縱坐標，繪制標準曲線，y=0.0116x+0.0036,R2=0.9995，曲線見圖1。

表2 標準系列標準曲線

圖1 校準曲線

5.2 檢出限和定量限

方法檢出限按照《環境監測標準技術規范修訂技術導則》(HJ168-2010)附錄A中空白實驗中檢測出目標物質的方法:按照樣品分析的全部步驟，重復n(n≥7)次空白實驗，將各測定結果換算為樣品中的濃度或含量，計算n次平行測定的標準偏差，按公式MDL=t(n-1，0.99)×S計算方法檢出限(t：自由度為n-1,置信度99%時t的分布；S：n次平行測定的標準偏差)。

引用空白實驗中的實驗數據(空白校正吸光度A=0.026，曲線y=0.0116x+0.0036)，結果見表3。

表3 空白值實驗

5.3 準確度

本實驗的準確度采用加標回收的方法驗證，即取標準系列2做平行雙樣，于一份樣品中加入總氮標準使用液 3.0 mL，同時制作標準系列繪制標準準曲線。校正曲線為y=0.0117X+0.0059,線性相關系數r=0.999。

表4 加標回收率結果

5.4 精密度

本實驗在自由度為6的情況下，對一組中間濃度樣品進行7次重復測定，依據測試結果(表5)計算測定平均值、標準偏差，然后計算變異系數cv，進而評定結果的精密度。在4.3準確度評定實驗過程中于7支25 mL空比色管中各加入總氮標準使用液3.0 mL,按4.1～4.5的方法與標準系列同步處理與測試。

表5 測試結果

6 評價與驗證結論

6.1 方法選擇性與線性

在5.1節中通過7個空白樣品的校正吸光度值均小于0.030，說明實驗用水、試劑純度、器皿和高壓滅菌鍋滿足實驗要求，實驗方法的選擇性符合要求。

標準系列繪制的標準曲線為y=0.0116x+0.0036,線性相關系數r=0.9998，實驗方法線性符合要求。

6.2 檢出限和定量限

在5.2節中通過實驗驗證，本方法的檢出限為0.02 mg/L小于《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法》(HJ636-2012)中0.05 mg/L的要求，滿足標準要求。

按照《環境監測標準技術規范修訂技術導則》(HJ168-2010)附錄A中A.2規定，測定下限為檢出限的4倍，所以本實驗室總氮的測定下限為0.08 mg/L。小于標準中0.20 mg/L的要求。

6.3 準確度

在5.3節中，本方法的加標回收率p=93.16%在90～110之間，滿足《水質總氮的測定紫外分光光度法》(HJ636-2010)12.5的要求。

6.4 精密度

本實驗的變異系數cv=1.315%,依據《合格評定 化學分析方法確認與驗證指南》GB/T27417-2017中附錄B中數值判定，本實驗的變異系數符合標準要求。

7 結語

通過上述各指標驗證，表明本實驗室對于該項目出具的測試結果的穩定、可靠和準確，能夠保證數據質量。