TOC+TN儀測定清潔地表水、地下水中總氮方法的研究

牛云景,張 帆

(運(yùn)城市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站,山西運(yùn)城044000)

TOC+TN儀測定清潔地表水、地下水中總氮方法的研究

牛云景,張 帆

(運(yùn)城市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站,山西運(yùn)城044000)

以華北某地區(qū)地表水和地下水為試材,采用 GB 11894-89和 TOC+TN儀兩種方法進(jìn)行總氮測試比較。分析結(jié)果表明:TOC+TN儀法測定總氮簡便、快速、準(zhǔn)確、環(huán)保。

TOC+TN儀;總氮;地表水;地下水

大量的生活污水、農(nóng)田排水及含氮工業(yè)廢水排入水體,使水中有機(jī)氮和無機(jī)氮化物含量增加,生物、微生物大量繁殖,消耗水中溶解氧,使水體質(zhì)量惡化。水體中超標(biāo)的氮、磷類物質(zhì)造成浮游植物繁殖旺盛,出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài),因此,總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一[1]。國標(biāo)GB 11894—89堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮的方法是:在120～124℃的堿性介質(zhì)條件下,過硫酸鉀作氧化劑,高壓鍋消解水樣30min,冷卻至室溫測定。由于堿性介質(zhì)中氨氮會(huì)以氨的形式逸散在水樣消解時(shí)的氣相中,這樣測出的總氮只是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及部分氨氮,往往對于氨氮過高的水樣會(huì)出現(xiàn)氨氮高于總氮的結(jié)果。[2]傳統(tǒng)的總氮消解法不僅耗時(shí),而且操作過程繁瑣,很難滿足大批量樣品的分析測試需要,并對測試時(shí)高壓鍋溫度、壓力、時(shí)間要求嚴(yán)格,對試劑過硫酸鉀的純度要求更為嚴(yán)格,大部分國產(chǎn)過硫酸鉀(分析純)空白過高而不能使用。用 TOC+TN儀分析總氮基本上能彌補(bǔ)國標(biāo)方法的缺陷。

1 基本原理

1.1 國標(biāo) GB 11894—89堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮基本原理

采用過硫酸鉀氧化使有機(jī)氮和無機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后,再用紫外分光光度法進(jìn)行測定。

1.2 TOC+TN基本原理

利用 TOC儀上增加一個(gè)總氮(TN)單元,能夠?qū)偟M(jìn)行分析,而且整個(gè)分析過程不需要化學(xué)試劑,環(huán)保、節(jié)約。它的基本原理是:樣品注入燃燒管(爐溫720℃)中時(shí),總氮分解成一氧化氮,含有一氧化氮的載氣在除濕器(電子冷卻器)中冷卻、除濕后進(jìn)入化學(xué)發(fā)光式氣體分析部,檢測一氧化氮含量,從而測定樣品中的總氮濃度。

一般樣品中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和有機(jī)氮的大部分呈現(xiàn)高檢出率,部分有機(jī)氮如肼類、吡唑啉類、疊氮化合物等檢出率不高,所以該檢測方法比較適用于含微量有機(jī)物的清潔地表水和地下水。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器

島津 TOC-V CPH增加 TNM-1配件,帶ASI-V自動(dòng)進(jìn)樣器。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別取濃度為:0.5,1.0,1.5,2.5,5.0,8.0,10.0 m g/L的總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析,以濃度對響應(yīng)面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(如圖1所示),相關(guān)系數(shù)達(dá)0.999 8,線性良好。

圖1 總氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

3 結(jié)果與討論

對標(biāo)準(zhǔn)樣品203219,華北某地區(qū)兩個(gè)地下水1#、2#,某地區(qū)兩個(gè)地表水3#、4#,用兩種方法分別進(jìn)行測試,結(jié)果如表1、表2:

表1 TOC+TN方法樣品測試結(jié)果 mg/L

表2 GB 11894—89方法樣品測試結(jié)果mg/L

3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品檢驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)樣品 2032219真值范圍:2.99±0.16mg/L,從表1、表2中得知兩種方法測定均合格。

3.2 樣品檢驗(yàn)

3.2.1 1#樣品 TOC+TN測試一致性檢驗(yàn)

表1中,1#水樣在檢出水平5%的情況下,用 G檢驗(yàn)最小值(偏離均值最大的)是否離群:

查表G0.05,8=2.03[3]

因?yàn)?G＜G0.05,8,故判斷最小值4.23為正常值,即此組數(shù)據(jù)中無高度異常值。

3.2.2 1#樣品兩種方法等精度、系統(tǒng)誤差檢驗(yàn)

查表 F(7,2)=19.4[4],因?yàn)?F＜F(7,2),所以這兩組數(shù)據(jù)是等精度的。

查表95%的置信水平下查表ta,f=2.26[4]

t＜ta,f,所以對于這個(gè)水樣兩種方法在95%的置信水平下是等精度的,而且也無系統(tǒng)誤差。

3.2.3 同批水樣兩種方法測定比較

表3 兩種方法樣品測試結(jié)果比較

查表ta,f=2.77[4]

同批多個(gè)水樣比較它們之間也無系統(tǒng)誤差。

4 結(jié)論

從以上分析可以看出:使用 TOC+TN分析清潔地表水、地下水與國標(biāo)方法比較,屬于等精度,不存在系統(tǒng)誤差,且這種方法與國標(biāo)法比較還存在以下優(yōu)點(diǎn):

(1)簡便快捷,每個(gè)樣品的測定時(shí)間約為5～8 m in,帶有自動(dòng)進(jìn)樣器,更適合大批量樣品的分析,減輕勞動(dòng)力。

(2)重現(xiàn)性好,由于 TOC+TN分析方法,自動(dòng)定量進(jìn)樣,為儀器分析方法,避免了人為操作的誤差。

(3)準(zhǔn)確性高,從實(shí)驗(yàn)和理論中可以看出能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行清潔地表水、地下水中總氮的分析。

(4)測試無需樣品制備過程,整個(gè)分析過程省時(shí)、安全。

(5)分析過程中不需要另加化學(xué)試劑,不用接觸有毒有害試劑,既節(jié)約開支又避免了環(huán)境污染,符合現(xiàn)代環(huán)保分析理念。

總之,TOC+TN分析清潔地表水、地下水中總氮,是既符合現(xiàn)代環(huán)保理念,又快速、安全、穩(wěn)定的好方法,具備良好的推廣應(yīng)用前景。

[1]國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.12.254-257.

[2]齊文啟.環(huán)境監(jiān)測實(shí)用技術(shù)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006.6.541.

[3]章來麟.環(huán)境木質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994.

[4]上海市環(huán)境監(jiān)測中心.GB 11894—89堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法制定總氮[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[5]魏宗舒.概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教程[M].北京:高等教育出版社,1983.10.18-50.

[6]武漢大學(xué).分析化學(xué)[M].第4版.北京:高等教育出版社,2003.5.253.

Research on the Determination of Total Nitrogen in Clean Surface Water and Groundwater by TOC+TN Instrument

Niu Yunjing,Zhang Fan
(Yuncheng Environmental Protection Monitoring Station,Yuncheng Shanxi 044000)

Taking the surface and ground water of some area in north China as the tested materials,two methods determining total nitrogen by GB 11894-89 and TOC+TN instrument w ere compared.The results showed that:TOC+TN total nitrogen determination is simple,rapid,accurate and environment friendly.

TOC+TN instrument;total nitrogen;surface water,groundwater

X832

A

1008-813(2010)05-0040-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.05.013

2010-09-11

牛云景(1978—),女,山東省平陸縣人,畢業(yè)于長春科技大學(xué)工業(yè)分析專業(yè),環(huán)保工程師,現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測方面的工作。