鉬酸銨分光光度法測定水中總磷的主要影響因素研究

辛建珍

（清遠市清環檢測技術有限公司，廣東 清遠 511500）

在天然水與廢水中，磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分別為正磷酸鹽、縮合磷酸鹽（焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和多磷酸鹽）和有機結合的磷（磷脂等），它們存在于溶液中、腐殖質粒子中或水生生物中[1]。合成洗滌劑、冶煉、化肥等行業的工業廢水、生活污水中常含有較大量的磷。一般來說，在天然水體中，磷酸鹽含量反而不高。磷作為生物生長的必需元素，有著不可或缺的作用。但水體中磷含量大于0.2 mg/L，易導致藻類過度繁殖而出現不利于水體的情況（如富營養化），從而導致水質變壞。磷作為評價水質的重要指標之一，準確了解其含量，對水環境治理起到積極的技術支持作用[1]。

1 試驗原理和步驟

1.1 試驗原理

通常，按水中磷存在的形式，分別測定溶解性正磷酸鹽、總溶解性磷和總磷（有機磷和無機磷）[1]。在堿性過硫酸鉀消解條件下，本次試驗探索鉬酸銨分光光度法測定水中總磷的主要影響因子。首先，在中性條件下，用堿性過硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。然后，在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，其立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物[2]。在特定波長下，結合顯色反應，測定吸光度，并做校準曲線，從而得出磷含量。

1.2 試驗藥品與儀器

試驗藥品有硫酸（優級純）、氫氧化鈉（優級純）、過硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀和磷標準使用液。所用試劑均為市售合格試劑。所用純水均為合格純水。主要試驗儀器有配備比色皿（光程30 mm）的可見分光光度計、立式壓力蒸汽滅菌器、具塞磨口玻璃比色管（容量50 mL）。所用儀器均已進行內部校準、計量校準或計量檢定。

1.3 試驗步驟與方法

取7 支50 mL 具塞磨口比色管，分別加入0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL 磷標準使用液（濃度2.0 mg/L），加水至25 mL，沿比色管壁向試樣中加入4 mL 過硫酸鉀溶液，蓋上塞子，用一小塊紗布和線將玻璃塞扎緊，放在大燒杯中置于立式壓力蒸汽滅菌器中加熱（檢查氣密性，設置立式壓力蒸汽滅菌器各項參數：壓力108 kPa，溫度121 ℃，加熱時間30 min）。高溫消解完成后，待壓力表的示值為零，取出比色管放冷。

向各份試樣加水稀釋至標線50 mL，分別加入1 mL抗壞血酸溶液（濃度100 mg/L），混合均勻，30 s 后加入2 mL 酸性鉬酸鹽溶液，混合均勻后室溫下放置。放置15 min 后，在700 nm 波長處，使用30 mm 比色皿，用純水做參比，測定各試樣吸光度，繪制校準曲線（需要扣除空白試驗的吸光度），見表1，工作曲線y=0.0270x+0.0084，r=0.9996。

表1 總磷校準曲線結果

2 試驗結果與討論

2.1 空白測定值的影響因素

《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989）在質量保證和質量控制中沒有明確提出對空白吸光度的要求，參照《國家地表水環境質量監測網監測任務作業指導書（試行）》要求，空白吸光度應控制在0.007 以下[3]。不同批次的硫酸對空白吸光度影響大[4]，在本次鉬酸銨分光光度法測定總磷的試驗中，使用的氫氧化鈉、硫酸均為市售有證，經過驗收合格的試劑（均為優級純）。這里僅對過硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀4 種藥品進行對比試驗。選取3 家市售不同廠家生產的過硫酸鉀、抗壞血酸，2 家市售不同廠家的鉬酸銨、酒石酸銻鉀進行空白吸光度試驗，試驗結果如表2所示。

表2 不同廠家試劑條件下總磷的空白吸光度

從試驗結果可知，對于不同廠家生產的過硫酸鉀、抗壞血酸，即使是市售合格的試劑，由于試劑的質量不同，純度不同，空白吸光度的值存在較大的差異。對于不同廠家生產的鉬酸銨、酒石酸銻鉀，只要是市售合格的，對空白吸光度的影響都不大。因此，鉬酸銨分光光度法所用的過硫酸鉀和抗壞血酸都應進行空白吸光度檢驗，符合要求后才可用于試驗，以降低空白過高對總磷測定的影響。

2.2 顯色時間和顯色溫度的影響

鉬酸銨分光光度法中，顯色反應在室溫下進行。標準備注說明，若顯色時室溫低于13 ℃，可在20～30 ℃水浴上顯色15 min[2]。這表明不同顯色溫度、不同顯色時間對吸光度是有影響的。為了分析室溫不同、時間不同對總磷顯色反應的影響程度，根據清遠市天氣狀況，選擇在冬季適宜溫度下進行相關試驗。試驗結果如表3所示，其中，磷標準使用液濃度為5.00 mg/L。

表3 不同顯色溫度與顯示時間對總磷含量的影響

試驗發現，溫度為13～20 ℃時，顯色時間20 min的試驗數據較接近配制的標準溶液真值；溫度為20～30 ℃時，顯色時間15 min 的試驗數據較接近配制的標準溶液真值。由此可知，不同溫度下不同的顯色時間都會影響試樣檢測結果。如果顯色時間不充足，總磷和試劑的化學反應不完全，顏色沒有充分顯示出來，就會影響分光光度計波長的吸收，導致試驗數據偏低；顯色時間太長，空氣氧化分解試驗反應后的物質，物質揮發也會對反應最終顯色產生影響，從而導致試驗數據偏低。為了保證試驗數據的準確性，總磷檢測所需的試驗環境、溫度以及其他試驗條件應滿足試驗要求。

2.3 玻璃器皿的潔凈程度和儀器要求

試驗中，比色管、比色皿等玻璃器皿新啟用前不清洗，或者多次使用后只用清水沖洗，易導致空白值過大[5]，更容易出現標準曲線異常點。而玻璃器皿用鹽酸（濃度10%）浸泡清洗后，標準曲線點出現異常的現象大大減少。立式壓力蒸汽滅菌器應定時清洗，其壓力表應定期檢定，要定期檢查滅菌器橡膠密封圈密封情況，避免因漏氣減壓導致試驗數據誤差。

3 結論

鉬酸銨分光光度法測定水中總磷時，影響檢測結果的因素主要有空白測定、試劑質量、顯色水溫和顯色時間。為了達到質量控制要求，要嚴格把握影響總磷檢測結果的因素。一是要使用驗收合格的試劑。鉬酸銨分光光度法測定水中總磷，鉬酸銨、酒石酸銻鉀只要是市售合格的試劑，均可使用。對于過硫酸鉀和抗壞血酸，不同廠家的產品質量不同，純度不同，會影響空白吸光度，容易對低濃度樣品的檢測造成較大影響。過硫酸鉀溶液配制過程中，溫度過高會導致過硫酸鉀分解失效，因此配制時應控制水浴溫度在60 ℃以下[2]。二是應保證整個試驗過程使用潔凈的玻璃器皿。玻璃器皿應使用鹽酸溶液浸泡后清洗，若沒有清洗干凈而殘留污垢，易對檢測結果造成影響。三是控制好顯色反應的溫度和時間。不同溫度和時間條件下，顯色反應吸光度存在較大的差異。從本次研究可知，總磷檢測中，影響因素涉及人員、儀器、物料、環境等方面。人員要持證上崗，儀器要符合計量要求，物料必須合格。應嚴格按照標準要求操作，采取有效的控制措施，彌補漏洞，保證總磷測定結果的準確性，從而為水質改善提供有效數據支撐。