地表水水質總磷的鉬酸銨分光光度法測定

吳曼萍

（廣東環境保護工程職業學院，廣東佛山 528216）

結合我國近些年的水污染防治情況來看，水質總磷檢測已經成為了湖泊水庫以及地表水污染的主要防治方法。在“十三五”期間進一步強化水污染防治工作的質量已經成為社會發展的主要課題，因此建立在文獻研究法以及技術分析法的基礎上，綜合鉬酸銨分光光度法在水質總磷檢測中的實際應用情況進行探討，是當前進一步強化水質總磷檢測有效性和科學性的關鍵研究課題。

1 研究背景分析

在“十三五”規劃期間，進一步強化水污染防治工作的有效性，落實好水質改善，進一步強化我國的水環境質量已經是社會發展的重點，而建立在原有的化學需氧量以及氨氮等常規污染物重點管控的基礎上，現階段的水污染管控往往以斷面超標因子以及多污染因子協同管控為重點。綜合我國頒發的《水污染防治行動計劃》來看，在流域污染物排放總量控制的約束指標中，新增了總磷檢測指標。與此同時，環保部門也從實際情況出發，制定了切實可行的政策，地方政府相關部門也將總磷減排納入環境監測范圍，尤其是針對工廠排放污水的指標檢測來講，合理地落實總磷排放的約束，對于整治水污染有著極強的促進作用[1]。

以污水以及地表水總磷分析作為主要的目標打造的技術體系已經逐步成熟，當前鉬酸銨分光光度法是較為常見的水質總磷檢測方法，在具體應用過程中還需要進行多項控制，這樣才可以進一步提升檢測有效性。

2 鉬酸銨分光光度法的具體檢測原理

2.1 基礎概念

結合水質中的總磷存在形式來看，其中涵蓋了溶解磷、有機磷、顆粒磷、無機磷4種形態，從化學學術角度來講，以鹽酸磷為主，主要指的是所有形態的總和。

2.2 檢測原理

首先從鉬酸銨分光光度法的實際檢測原理角度來講，在原有的中性條件下，利用過硫酸鉀或者硝酸高氯酸將試樣溶解，其中含有的一系列磷元素都將被轉化成正磷酸鹽。而在酸性環境中，正磷酸鹽會與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，在短時間內會極快破壞抗壞血栓進行還原，最終會以藍色絡合物的狀態生成出來。結合當前實際的檢測情況來看，過硫酸鉀進行消解是較為常見的方式，首先需要在中性的條件下，在樣品中加入4mL標準為每升50g的過硫酸鉀，然后通過高壓蒸氣進行消毒，壓力控制在1.1kg/m3，溫度控制在120℃，消解時間控制在30min。取出后需要再加入抗壞血酸以及鉬酸鹽溶液，顯色之后需要在波長700nm測定吸光度，便可以得出最終的總磷含量[2]。

3 氯酸銨分光光度法測定水質總磷的質量維護策略

3.1 提升試劑的使用有效性

首先針對試劑的配制環節來講，鉬酸鹽溶液是較為重要的試劑，主要提供顯色作用，同時對整體的試劑配制也會產生一定的影響，首先選擇使用的硫酸成分控制在1∶1，首先進行冷卻，否則可能會導致溶液變質。其實硫酸以優級純品質為主，硫酸的程度會直接影響最終總磷測定的實驗空白值。經過檢測可以發現，在同一廠家通過不同等級以及不同批次的硫酸進行氯酸銨溶液的配制，最終的空白樣品吸光度存在一定的差異性，詳細數據見表1。

表1 不同等級的硫酸配制鉬酸銨溶液的實際效果。

過硫酸鉀是一種氧化劑，難以溶于水，在溫度較高的環境下又可能會出現氧化分解的情況，因此需要在合理的溫度標準中，通過水浴加熱的方式進行配制。通常，水溫控制在40℃左右，若超過40℃且未進行封閉，過硫酸鉀會發生緩慢分解，并且釋放出刺鼻味道。另外也可以利用過硫酸鈉代替過硫酸鉀，消解水樣，這兩種方法得到最終的結果有一定的相似性，這主要在于過硫酸鈉本身就有很好的溶解性，有利于總磷檢測的消解過程。

針對試劑的保存，需要將配制好的試劑放置在棕色的試劑瓶內，在低溫環境下保存，通常溫度控制在4℃左右，可以持續保存近3個月，在穩定環境下，最長保存時間長達6個月。

3.2 樣本的采樣以及保存

（1）綜合樣本的采樣注意事項來講，由于磷酸鹽有著較強的吸附性，因此在采樣之前必須要清洗干凈采樣瓶同時避免利用含磷的洗滌劑進行清洗，可以通過稀鹽酸浸泡的方式再通過自來水以及純水沖洗。結合相關標準來講，針對水樣中含磷量較少的樣本，不能利用塑料瓶進行采樣，同時在采集之后必須要盡快進行分析，若需要進行放置保存，需要加入硫酸調節酸堿度，確保pH控制在1以下。未檢測的樣本保存期限為24h，應該在該限期內進行及時分析。

同時也有實驗表明，經過過硫酸鈉消解之后的樣本放在標準溫度中進行保存，在380h內都具有一定的穩定性。經過檢測之后，平均價相對差值、樣品濃度、實驗空白以及標準物質的誤差都控制在合理范圍內，未隨著時間的增加而出現較為明顯的波動。

（2）樣本的酸堿度對實驗結果產生的影響。在對樣本進行采集后，可以根據實際情況，加入適量的硫酸，這樣有利于保存。為了最大限度降低結果的誤差，在消解前樣本要調回中性，特別是應用硝酸高氯酸進行消解時，pH要調節。

（3）影響采樣的因素還包括地表水本身的自然沉降，在取樣的過程中必須要搖勻樣本，這樣才能保證得到的樣本具有代表性。只有小部分沉降物固體屬于懸浮部分和溶解部分，而大部分的沉降固體中會吸附一部分的有機磷以及無機磷，在自然成像的前提下，隨著時間的逐步延長，總磷的檢測結果也會顯著下降。因此結合相關規定來看，若樣本中存在部分沉降性的固體，例如泥沙可以通過分離的方式將其去除。通常利用桶型玻璃容器進行樣本儲存，靜置30min之后，將其中的懸浮物以及不含沉降固體的其他樣本轉移到加入保存劑的容器中進行保存[3]。

3.3 消解環節的控制方案

綜合實際的實驗過程來看，通過過硫酸鉀消解法進行樣本消解，必須要嚴格控制壓力、溫度，時間。若這三要素出現較為明顯的變化，會直接影響總磷的具體轉化程度以及消解效果。通過實際的研究顯示，在溫度控制在90℃、105℃以及120℃這3個區間時，通過對比實驗分析水質中的總磷，測定消解溫度可以控制在100～120℃。而綜合同等壓力和溫度的條件下，進行時間變量的對比分析，發現最終時間控制在30min消解效果能夠顯著提高，但是建立在30min的基礎上延長時間，結果并無顯著差別。

3.4 顯色過程的控制

3.4.1 濁度色度的控制

綜合實際標準來看，若樣本中存在濁度或者色度時，需要通過補償法進行消除，這樣能夠有效降低對后續實驗環節產生的干擾。需要將同一份樣品分成兩份進行消解，一份定容之后加入鉬酸銨進行檢測，另一份加入2mL的1∶1硫酸代替鉬酸銨，分別測定吸光度。將最終的結果相減，便能夠得出水樣的實際吸光度。

利用濁度色度補償法，往往應用在工作量較大且吸光度不穩定的水質總磷檢測中。通過文獻資料可以發現，消解液過濾法以及離心法也可以用于色度濁度的控制。

采用過濾法時，首先就是要消解樣本，接著運用濾紙，過濾消解液，洗滌濾紙和比色管后，進行定容和顯色分光，同時也需要配合空白實驗來提升實驗結果的精準性。

離心法則是將顯色完成之后的顯色液放置在離心管內，檢測上清液的吸光度值。經過相關實驗的對比分析過濾法、離心法以及著陸色度補償法，最終的檢測結果并無明顯差異。因此在實際實驗操作的過程中，可以結合實際情況和條件，針對性地選擇不同的方式進行色度及濁度的控制[4]。需要注意的是，通過過濾法進行操作時，必須要嚴格地控制過濾期間消解液的溫度、濾紙型號、沖洗濾紙程度等相關要素。通常，沖洗純水體積要控制在20mL以上，消解液的溫度要控制在30℃以下得出的結果最為穩定。

3.4.2 溫度控制

結合當前實驗的規定來看，在顯色的過程中需要合理地進行溫度控制，這樣才可以有效提升最終的結果穩定性。通常來講，若顯色過程中，室內的溫度在13℃以下，那么可以在20～30℃的水浴環境下15min才可檢測完成，并可以進行檢測。從具體的原理角度來講，若溫度較低，那么分子之間的運動速度也會逐漸下降，會降低有效碰撞的概率，因此可能會影響最終的檢測成果。通過嘗試性的對比實驗可以發現，在顯色溫度為30℃時，5min便可以完全完成檢測。

因此結合實際的實驗進度以及相關需求，合理調控實驗的溫度，可以有效提升精準性。

3.4.3 時間控制

結合實際的實驗研究來看，在溫度恒定的情況下，若時間逐步延長，那么針對不同濃度的激光度也會有一定的變化，通常在10min后會達到一個穩定的基礎，最佳的顯色時間可以控制在10～30min。同時隨著溫度的不斷提升，雖然會進一步縮短顯色時間，但是持續時間也會進一步縮短，而濃度越高的樣本，最終的顯色時間越短，褪色速度也會逐步加快，因此顯色之后應該在20min之內完成后續的吸光度檢測工作。

3.5 工作曲線的控制

首先從工作曲線與標準曲線的角度來講，利用原有的過硫酸鉀消解法進行實驗，將總磷標液經過消解和不經過消解繪制成曲線（圖1），其結果并沒有較為明顯的差異，同時相關數據統計為表2。因此在實際使用的過程中，為了進一步節省相關步驟，在繪制總磷標準曲線的過程中，可以省略消解這一步驟。

表2 總磷標準實驗的實際吸光度結果

圖1 總磷標液經過消解和不經過消解繪制成曲線

其次針對曲線范圍之外的含量進行測定，綜合來講，測定的上限需要控制在0.6mg/L，若樣本本身的含磷濃度較高，需要進行稀釋之后，再進行消解操作。如果顯色操作之后發現最終的測定結果超出了限度，需要重新進行樣本的取樣和分析，這會進一步增加部分步驟，同時浪費較多的時間以及人力。因此從當前既有的方法中，70μg的磷可以和抗壞血酸、酒石酸銻鉀以及鉬酸鹽反應。因此在實踐操作的過程中，可以利用曲線拓展法或者顯色稀釋法，來針對高濃度含磷水樣本進行檢測。同時，如果水樣本中的含磷量控制在30～60μg，可以在檢測之后利用稀釋法，稀釋的倍數為1～2倍，稀釋之后得出的結果再乘以原有的倍數，便可以得出最終實際樣本的數值。

曲線擴展法則是建立在標準曲線最高點的基礎上，進行額外的擴展，將其提升到60.0μg，擴展上限為1.2mg/L，如果樣本中的含磷量在60μg，以下，那么可以直接地代入相關公式進行計算，如果大于該參數，不僅要考慮總體含量，也需要考慮其中的有機物含量，這會導致最終的計算結果有一定的誤差。在實際檢測的過程中，必須要嚴格控制各種變量參數，堅持按照標準以及實際情況進行調整，這樣才可以提升總磷檢測的有效性。

4 結語

在當前的水質總磷檢測過程中，鉬酸銨分光光度法具有一定的應用價值，但是在實際檢測的過程中，還需要嚴格地落實各項細節以及變量參數的分析，提升試劑配制以及儲存的有效性，落實好樣本采集以及儲存條件的分析，通過顯色時間、溫度、數據分析等各方面的嚴格把控，打造具有針對性的監測體系以及管理方案，這樣能夠有效提升鉬酸銨分光光度法的應用價值，也可以為水環境的污染防治提供根本保障。