分光光度法與離子色譜法測定生活飲用水中硝酸鹽氮的對比研究

何建紅，宋勇強，練曉娟，仝偉建，黃海宏

（蘭州國信環境能源科技有限責任公司，甘肅蘭州730050）

水是生命之源，隨著生產生活水平的不斷提高，水體污染程度不斷加劇，必須重視生活飲用水的安全。硝酸鹽氮是水體中的一種常見污染物，本身對人體沒有毒害，但當其被飲入人體后會被還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽會將人體中的血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，從而使人出現缺氧，導致亞硝酸鹽中毒[1，2]，嚴重影響著人類的身體健康[3，4]。因為硝酸鹽氮是含氮有機物的最終分解產物，所以掌握水體中硝酸鹽及亞硝酸鹽的含量就可以了解水質的污染狀況[5]。作為判斷水質安全的一項重要指標，對生活飲用水中硝酸鹽氮的實時監測及準確檢測具有非常重要的意義。

目前，生活飲用水中硝酸鹽氮的測定方法有麝香草酚分光光度法、紫外分光光度法、離子色譜法、鎘柱還原法等，本文對其中較為常用的麝香草酚分光光度法、離子色譜法2種檢測方法進行詳細的探究，從檢出限、測定下限、精密度、準確度及加標回收率等方面進行比較，通過比對結果找出2種方法的差異，為實驗室對生活飲用水中硝酸鹽檢測方法的選擇提供理論依據和參考，方便實驗室檢測人員根據自己實驗室的實際情況選擇最適方法。

1 材料與方法

1.1 麝香草酚分光光度法

1.1.1 方法原理 在一定濃度的硫酸溶液中，水體中所含的硝酸鹽與麝香草酚反應生成硝基酚化合物，在堿性溶液中硝基酚化合物發生分子重排，生成穩定的黃色化合物用于比色測定[6]。

1.1.2 材料與試劑 麝香草酚乙醇溶液（5 g/L）；乙酸溶液（1+4）；硫酸銀硫酸溶液（10 g/L）；氨基磺酸氨溶液（20 g/L）；氨水（ρ20=0.88 g/mL）；硝酸鹽氮標準溶液（1 000μg/mL，GBW(E)083214，北京北方偉業計量技術研究院）。

1.1.3 儀器與設備 紫外可見分光光度計（SPECORD 50 PLUS型，德國耶拿分析儀器股份公司）；純水和超純水聯用儀（UPR-I-40L+UPHW-IV-90T型，四川優普超純科技有限公司）。

1.1.4 實驗步驟 取6支干燥的比色管，分別加入濃度為10μg/mL的硝酸鹽氮標準使用溶液0.05 mL、0.10 mL、0.30 mL、0.50 mL、0.70 mL、1.00 mL，用純水稀釋至1.0 mL，分別向各比色管中加入0.1 mL氨基磺酸氨溶液，搖勻后放置5 min，再由比色管中央向其中加入0.2 mL麝香草酚乙醇溶液，搖勻后加入2.0 mL硫酸銀硫酸溶液，混勻后放置5 min，最后加入8.0 mL純水，混勻后滴加氨水至溶液黃色呈現最深，并使氯化銀沉淀溶解為止（約加9.0 mL）。加純水至25.0 mL刻度后混勻。以純水為參比，于415 nm波長、2 cm比色皿處測量溶液吸光度，繪制標準曲線，從標準曲線上查出樣品中硝酸鹽氮的含量。

1.2 離子色譜法

1.2.1 方法原理 淋洗液在高壓輸液泵的作用下，將待測水樣通過六通閥帶入色譜分離柱，由于不同陰離子與分離柱中填裝的離子交換樹脂之間的作用力不同而被有效分離，并流入抑制器，在抑制器中實現了H+和待測陰離子的結合，背景電導降低，從而突出了待測離子的電導，在流入電導檢測器后，不同陰離子的化學信號被轉變為相應的高信噪比的電學信號，依據相對保留時間和峰面積進行定量分析。

1.2.2 儀器試劑 離子色譜儀（PIC-10型，青島普仁儀器有限公司）；純水和超純水聯用儀（UPR-I-40L+UPHW-IV-90T型，四川優普超純科技有限公司）；濾膜（0.22μm，水系）；硝酸鹽氮標準溶液（1 000μg/mL，GBW(E)083214，北京北方偉業計量技術研究院）；無水碳酸鈉（GR，天津市科密歐化學試劑）；碳酸氫鈉（GR，天津市科密歐化學試劑）。

1.2.3 實驗步驟 離子色譜儀器參數設置如下：配制淋洗液（碳酸鈉1.9 mmol/L，碳酸氫鈉1.8 mmol/L），調節高壓輸壓泵流速為1.3 mL/min、抑制器電流50 mA、系統溫度30℃。待基線穩定后，將待測水樣經過0.22μm的水系濾膜過濾去除雜質后，注入離子色譜儀進樣系統中，保留時間為5.688 min，譜圖如圖1所示。

圖1 硝酸鹽氮離子色譜圖

2 結果與分析

2.1 標準曲線

將硝酸鹽氮標準溶液稀釋為標準使用液后，按1.1.4及1.2.3進行曲線繪制，得麝香草酚分光光度法線性方程為Y=0.066 7 X-0.000 2，相關系數R=0.999 9；離子色譜法線性方程為Y=0.668 1 X+0.003 4；相關系數R=0.999 9，可見2種方法的線性關系均表現較好，結果見表1。

表1 2種方法的標準曲線對比

2.2 檢出限與測定下限

分光光度法檢出限為空白的7次重復測定值，計算標準偏差為0.002 6，取自由度為6，置信度為99%時的t分布（單側）帶入計算公式MDL=3.143×S[7]，得出檢出限為0.008 3 mg/L，以4倍的檢出限計算測定下限為0.033 2 mg/L。

在離子色譜法中，由于空白樣品中未檢測出目標樣品，所以配制0.010 mg/L、0.020 mg/L的樣品重復7次測定。代入公式進行計算：MDL=2.681×Sp[7]，得出檢出限為0.005 7 mg/L，以4倍的檢出限計算測定下限為0.022 8 mg/L。計算數據如表2所示。

2.3 精密度

取3種不同濃度等級的樣品A、B、C進行精密度檢驗，計算其標準偏差，RSD%，結果如表3所示。

由表3可以看出，分光光度法的標準偏差為0.07～0.21，RSD為2.42%～6.93%。離子色譜法的標準偏差為0.01～0.08，RSD為0.51%～2.99%。2種方法均表現出良好的精密性，適用于生活飲用水中硝酸鹽氮的實際檢測。

2.4 準確度及加標回收率

取3組樣品進行準確度及加標回收率分析，加標量分別為0.2 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L，計算結果如表4所示，加標回收率分別為91.4%～111.3%、93.6%～108.9%。結果顯示：2種方法準確度較高，加標回收率均在合理范圍內，無顯著性差異，滿足水質分析質量控制的要求[8]。

表2 2種方法的檢出限及測定下限

表3 2種方法的精密度比對結果

表4 2種方法的準確度及加標回收率比對結果

2.5 干擾因素及排除

在用麝香草酚分光光度法測定水樣硝酸鹽氮的過程中，主要影響因素為亞硝酸鹽及氯化物，試驗中可用氨基磺酸氨及硫酸銀去除；在離子色譜法中，各離子均能得到很好的分離，若待測陰離子含量較高，導致分離度較差時，可通過調節淋洗液流速或溶液濃度進行優化。

3 討論

生活飲用水中硝酸鹽氮的含量關系著人們的健康，因此準確檢測飲用水中硝酸鹽氮顯得尤為重要。在通過對生活飲用水中硝酸鹽氮2種常規檢測方法的對比研究中發現：2種方法在測定生活飲用水中硝酸鹽氮含量時線性關系良好，均為0.999 9；檢出限分別為0.008 3 mg/L、0.005 7 mg/L；測定下限分別為0.033 2 mg/L、0.022 8 mg/L；相對標準偏差分別為2.42%～6.93%、0.51%～2.99%；加標回收率分別為91.4%～111.3%、93.6%～108.9%。所以，從大體上來看，2種方法測出的結果無顯著性差異。但是分光光度法過程煩瑣，耗時較長，試驗過程中耗用氨水量較大，對環境和人體產生的危害比較大；而離子色譜法操作簡便，干擾較少，準確度、精密度都較好，耗能少、耗時短，對環境較為友好，大批量做樣時可節省人力、物力，在穩定性和安全上更占優勢，值得推廣使用。