離子色譜法和分光光度法測定地下水中亞硝酸鹽氮的對比

呼爾西旦·吾斯曼

（伊犁州生態環境監測站，新疆 伊寧 835000）

隨著我國經濟的快速發展，工、農、畜牧業的發展速度不斷提升，GDP的增速也在逐年上升。但是隨之而來的則是對環境的破壞，工業廢水亂排亂放、農業種植過程中使用的農藥、畜牧業養殖過程中牲口糞便的隨意堆放、生活廢水未經處理排放等等一系列問題嚴重污染著地表水以及地下水，影響著我們生活居住的環境。隨著我國環保意識的不斷加強，為了保護生態環境，我國出臺了許多關于水環境監測的相關法規與檢驗標準。亞硝酸鹽，一類無機化合物的總稱，人體服用過量會引起中毒反應，嚴重者會出現生命安全問題。地下水在居民生活中用途廣泛，如灌溉、飲用等，如果長期飲用含有亞硝酸鹽的水體，會在人體中產生富集作用，導致慢性中毒。在《地下水質量標準》（GB/T 14848）中，亞硝酸鹽作為毒理學指標進行控制。亞硝酸鹽氮是水體中含氮有機物進一步氧化，在變成硝酸鹽過程中的中間產物。水中存在亞硝酸鹽時表明有機物的分解過程還在繼續進行，亞硝酸鹽的含量如太高，即說明水中有機物的無機化過程進行得相當強烈，表示污染的危險性仍然存在。對地下水中亞硝酸鹽含量進行監測，可以更好地了解水體情況。在《地下水質量標準》（GB/T 14848）對亞硝酸鹽的檢測其推薦方法為分光光度法，但該方法前處理相對復雜。近年，離子色譜法在水體質量控制中得到了廣泛的應用，對水體中無機陰離子進行測定主要采取離子色譜法，該方法具有靈敏度高、專屬性強、分辨率高、自動化程度高等優點[1-2]。在本研究中，分別對離子色譜法與分光光度法進行亞硝酸鹽氮檢測方法的驗證，并對3份不同的水樣進行亞硝酸鹽氮含量的檢測，對兩種檢測方法進行比對研究。

1 參考標準

離子色譜法：HJ 84-2016 水質無機陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測定離子色譜法。分光光度法：GB/T 7493-1987 水質亞硝酸鹽氮的測定分光光度法。

2 儀器與試劑

2.1 實驗儀器

離子色譜儀：Dionex IC-1000型離子色譜儀（生產單位：美國Dionex公司）；

陰離子色譜柱：Thermo Scientific（4×250 mm）；

紫外-分光光度計：北京普析通用儀器 TU-1910；

比色皿：光程10 mm；

純水儀：艾柯AKDS-Ⅱ超純水機。

2.2 主要實驗試劑

亞硝酸鈉（NaNO2）：優級純，國藥集團化學試劑有限公司。使用前應置于干燥器中平衡 24 h；

碳酸鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

碳酸氫鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

磷酸、鹽酸、高錳酸鉀：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

顯色劑。

2.3 試驗條件

2.3.1 離子色譜法

淋洗液組成設定為NaCO3與NaHCO3的組合混合液：c（Na2CO3）=6.0 mmol/L，c（NaHCO3）=5.0 mmol/L；

再生液為硫酸（濃度：50 mmol/L）；

清洗液：超純水；

進樣體積：25μL，流速：0.7 mL/min。

2.3.2 分光光度法

檢測波長：540 nm。

2.4 試驗過程

2.4.1 樣品的采集與制備

采用硬質玻璃瓶或聚乙烯瓶收集水樣，離子色譜法在2天內分析完畢，分光光度法在24 h內分析完畢。

離子色譜法樣品的制備：水系微孔濾膜針筒過濾器將樣品直接過濾。

分光光度法樣品的制備：將一定體積的樣品轉移至50 mL比色管或容量瓶中并稀釋至刻度線，加入顯色劑1.0 mL，搖勻，靜置，測定pH（1.8±0.3）。加入顯色劑20 min～2 h內，在540 nm處測定吸光度，吸光度范圍應在0.2～0.7之間。

2.4.2 標準溶液的制備

離子色譜法：用NO-標準工作液配制濃度分別為0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L（即CN=0.023 mg/L、0.047 mg/L、0.094 mg/L、0.235 mg/L、0.47 mg/L）。

分光光度法：取亞硝酸鹽氮標準工作液（CN=1.00 mg/L）1.00、2.00、5.00、7.00、10.00 mL分別置于50 mL容量瓶中，用實驗用水稀釋至刻度線，即得濃度為0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.1 mg/L、0.14 mg/L、0.2 mg/L的標準溶液。

2.4.3 精密度驗證

批內重復性：兩種方法均取中間濃度（離子色譜法：CN=0.094 mg/L；分光光度法：0.1 mg/L）重復測定6次，計算其測定值RSD；接受標準：RSD≤6.0%。

日間精密度：由兩名實驗員分別在不同日期配制上述濃度的對照品溶液，分別重復測定6次，計算12次測定值的RSD；接受標準：RSD≤10.0%。

2.4.4 準確度

準確度以回收率進行表示。以某飲用地下水作為本底，進行加樣回收，分別采取3個濃度，每個濃度各3個樣品進行分析。離子色譜法：N濃度1：0.023 mg/L；N濃度2：0.047 mg/L；N濃度3：0.094 mg/L；分光光度法：N濃度1：0.02 mg/L；N濃度2：0.04 mg/L；N濃度3：0.1 mg/L計算公式：回收率=實測值/理念值×100%。接受標準：回收率范圍在95.0-105.0%，且RSD≤10.0。

2.4.5 線性與范圍

離子色譜法與分光光度法分別采用3.2.2中配制的標準溶液進行測定，每個濃度樣品平行測定3次，取平均值，進行線性回歸，得出回歸方程Y=bX+a，X表示峰面積，Y表示濃度值，計算相關系數r2。接受標準：r2≥0.95。

2.4.6 檢測限（LOD）與定量限（LOQ）

離子色譜法：LOD：色譜峰S/N≥3；LOQ：色譜峰S/N≥10。

分光光度法：標準差法：測定空白背景12次，并計算標準差S，LOD：將S乘以3得3S，將3S除以標準曲線的斜率，即得；LOQ：將S乘以10得10S，將10S除以標準曲線的斜率，即得。

2.4.7 水樣的測定

將3份水樣分別采用上述2種方法進行測定，每個水樣平行制備樣品6份，計算亞硝酸鹽氮的含量（以氮計）。

3 結果

3.1 精密度

離子色譜法批內重復性RSD：1.30%；日間精密度1.32%；分光光度法批內重復性RSD：1.64%；日間精密度1.33%，均符合要求，見表1。

表1 兩種方法精密度驗證結果

3.2 準確度

以樣品作為本底進行加標回收率實驗。離子色譜法平均回收率為100.37%，RSD：2.23；分光光度法平均回收率為100.00%，RSD：2.18，符合要求，見表2。

表2 兩種方法準確度驗證結果

3.3 線性與范圍

本次試驗中以峰面積/吸收度與濃度進行回歸分析，得回歸方程。離子色譜法：y=1.002x-0.409 9，r2=0.997；分光光度法：y=1.005x+0.211 3，r2=0.998，均符合要求。

3.4 檢測限（LOD）與定量限（LOQ）

分光光度法最低檢出濃度為0.003 mg/L，定量限為0.035 mg/L。離子色譜法檢出限為0.005 mg/L，定量限為0.049 mg/L。在GB/T 14848-2017中根據亞硝酸鹽氮的含量將地下水分為5類，其中Ⅰ類、Ⅱ類可用于各種用途，Ⅰ類值≤0.01 mg/L，Ⅱ類值≤0.1 mg/L，兩種方法均滿足各類水質中亞硝酸鹽氮的含量測定。

3.5 樣品的測定

對3份水樣分別采取離子色譜法與分光光度法進行檢測，所得結果接近，無顯著性差異（P＞0.05），見表3。

表3 兩種方法對3份水樣的檢測結果對比表

4 結語

對自然界中水質的監測不僅保證人類的用水安全，更是衡量環境情況、作為環境污染情況的判定以及水質定級、處理方法的確認的依據。良好的檢測方法不僅需要較高的靈敏度、專屬性、準確度，還需要較高的可操作性。在本研究中，離子色譜法與分光光度法在方法驗證過程中所得結果均符合要求，對不同水樣測定結果無顯著性差異。分光光度法應用較早，廣泛應用于水質的測定中，李慶波[3]等人采取紫外可見光譜檢測法對地表水中的亞硝酸鹽氮濃度進行了研究，該方法具有良好的準確度。但分光光度法對水樣的前處理較為復雜且時間較長，增加了檢測過程的不確定性，分析時間較長，效率較低。離子色譜法作為新型的檢測方法，在多方面已經得到了廣泛的應用。為了簡化分析過程，降低人為誤差，離子色譜法在水質檢測中得到了廣泛應用。張見昕[4]、魏國芬[5]采用離子色譜法進行水質中的亞硝酸鹽氮的測定，并與分光光度法進行對比，兩種方法得到的結果均無顯著性差異，具有可比性與替代性。隨著檢測分析技術的不斷發展，越來越多的方法應用在水質環境監測實際工作中，如二階導數光譜法[6]、氣相分子吸收法[7]在測定水樣中亞硝酸鹽氮的含量方面均有所報道。分析方法在未來的應用中，在保證準確度與專屬性的前提下，簡便、快捷是其發展的方向，可以在更短的時間內對更多的樣品進行檢測。離子色譜法，其樣品前處理簡單，自動化程度高，與分光光度法相比，可以更好地節省分析時間與人力資源，可以更好地進行樣品的檢測。