紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮影響因素探討

周侶艷 徐 偉 陳 峰

（杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站浙江杭州310007）

紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮影響因素探討

周侶艷 徐 偉 陳 峰

（杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站浙江杭州310007）

總氮含量是水質(zhì)富營養(yǎng)化狀態(tài)的重要指標，是水質(zhì)檢測中需要重點分析的內(nèi)容。一般對于水質(zhì)總氮含量的檢測方法，常選擇用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，但是在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)空白值偏高以及樣品測定值不穩(wěn)定等問題，同一樣品總氮測定值具有較大波動。為提高水質(zhì)總氮含量測量精確度和準確性，即需要對紫外分光光度法影響因素進行分析，選擇合適措施進行優(yōu)化，提高測定結(jié)果準確性，本文就此方面進行了簡要闡述。

紫外分光光度法測定；水質(zhì)測定；總氮

天然水中正常情況下，總氮值并不高，但是隨著社會生產(chǎn)程度的不斷增加，大量的生產(chǎn)生活污水以及農(nóng)田廢水等被排入到自然水體中，造成水體內(nèi)有機氮與無機氮氧化合物含量增加，使得水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，浮游生物大量繁殖。在進行水質(zhì)測定時，為提高總氮值測定結(jié)果精確性，必須要對紫外分光光度法測定影響因素進行分析，有針對性的對每個操作細節(jié)進行優(yōu)化，降低各項因素對測定結(jié)果的影響。

1 紫外分光光度法測定總氮原理

水體中總氮含量的檢測方法是，在高于60℃水溶液中，過硫酸鉀分解產(chǎn)生氫離子與原子態(tài)氧，然后添加氫氧化鈉與其中氫離子進行中和反應(yīng)，確保過硫酸鉀能夠完全分解。然后在120℃～124℃堿性介質(zhì)條件下，選擇過硫酸鉀為氧化劑，對水樣中含有的氨氮以及亞硝酸鹽氮進行氧化作用生成硝酸鹽，同時可以將其中部分有機氮化合物氧化轉(zhuǎn)化成硝酸鹽[1]。選擇用紫外分光光度法在波長220nm與275nm處分別測定樣品的吸光度，按照A=A220-2A275對硝酸鹽氮吸光度值進行計算，從而計算水樣中總氮含量。

其中，高于60℃條件下過硫酸鉀水溶液中反應(yīng)過程為：H2S2O8→2KHSO4+[0]，KHSO4→K+HSO4-，HSO4-→H+SO42-，其中CO (NH2)2代表可溶有機氮化物，各種形態(tài)氮氧化反應(yīng)為：(NH4) 2SO4+4NaOH+8→[O]→2NaNO3+Na2SO4+6H2O，CO→(NH2)2+2NaOH +8[O]→2NaNO3+CO2+3H2O，NaNO2+[O]→NaNO3。

2 紫外分光光度法總氮測定試驗分析

2.1 儀器與試劑

2.2 測定流程

（1）選擇25mL比色管取樣10mL，然后用氫氧化鈉或鹽酸溶液將樣品pH值調(diào)至5～9范圍內(nèi)。（2）將5mL堿性過硫酸鉀溶液加入到pH調(diào)解好的樣品中，塞緊磨口塞并用紗布和繩子扎緊瓶口，避免在消解時塞子彈出。（3）將比色管放置到壓力鍋內(nèi)，加熱至120℃～124℃后開始計時，并保持此溫度條件下，持續(xù)加熱30min。（4）加熱完成后冷卻、開閥放氣，然后除去外蓋，將比色管取出使其冷卻到室溫，然后向其中加入1mL1+9鹽酸溶液，并用無氨水稀釋到標線，對處理后的溶液進行混勻處理[3]。（5）吸取上清液，到1cm石英比色皿內(nèi)，然后將其放置到紫外分光光度計上。以無氨水加1+9鹽酸溶液作為對比，測定水樣在220nm與275nm波長處吸光度。

2.3 標準曲線

選擇0.010mg/m l硝酸鉀標準溶液，分別向6支25mL色管內(nèi)加入0、0.50/1.00/3.00/5.00/7.00/8.00mL，并用無氨水稀釋到10.00mL標線[4]。然后按照上述測定流程來的測定。

2.4 測定結(jié)果

水樣總氮含量計算公式為：C=m/v，其中C表示水樣中總氮濃度，單為mg/L；m表示水樣中測出含氮量，單位ug；v表示取樣體積，單位mL。

校正吸光度計算：Ar:A220-2A275式中，Ar表示校正吸光度，A表示220nm波長所測吸光度，A2表示275nm波長所測吸光度。

出口方面已經(jīng)臨近尾期，截至上周，國內(nèi)港口二銨存量在42萬噸左右。雖然印度和巴基斯坦仍有新單出現(xiàn)，但是近期的出口價格一再下滑，企業(yè)的心態(tài)也有點穩(wěn)不住了，目前出貨量較少。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1-8月份中國磷酸二銨出口總量為401萬噸，和去年同期的397萬噸相比基本持平。

3 紫外分光光度法總氮測定影響因素分析

3.1 實驗用水

選擇用蒸餾無氨水、新鮮蒸餾水、新鮮去離子分別來配置堿性過硫酸鉀溶液，并分別進行空白實驗，設(shè)置5個重復(fù)，所得結(jié)果如表1所示。

表1 不同實驗用水空白吸光度值

通過實驗結(jié)果可以得知，堿性過硫酸鉀溶液所選配置用水不同，空白值吸光度值存在較大差異，可以確定試驗用水是影響空白值吸光度高低的關(guān)鍵性因素。空白實驗時，選擇用10mL上述三種水代替水樣，對其進行加熱消解處理后定容測定。

3.2 過硫酸鉀

實驗用過硫酸鉀純度對測定結(jié)果影響比較大，如果所選試劑存在質(zhì)量問題，總氮含量超過0.0045%，會導(dǎo)致空白試驗值偏高。對于實驗所需試劑純度不高的情況時，需要對其進行提純處理，即將大燒杯內(nèi)裝入去離子水然后將其放置到40℃水浴，然后加入過硫酸鉀固體將其配置成飽和溶液，將溶液放置于冰水浴內(nèi)重結(jié)晶。用去離子水對結(jié)晶進行多次洗滌，用紅外燈烘干。要對提純后的過硫酸鉀做好放置管理工作，嚴禁與還原性物質(zhì)混合存放，并放置在干燥器內(nèi)避光保存。另外，還需要做好過硫酸鉀溶液配置和存放管理，即分別稱取過硫酸鉀與氫氧化鈉，應(yīng)將過硫酸鉀于60℃以下水浴使其溶解，待氫氧化鈉溶液冷卻到室溫后將兩者混合并定容。放在冰箱中冷藏，可以使用一周。

3.3 實驗環(huán)境

實驗環(huán)境也會對測定結(jié)果產(chǎn)生一定程度的影響，總結(jié)以往經(jīng)驗，對于帶入氮的試劑不可在同一實驗室使用，在總氮分析間，不能放置氨水、硝酸等銨鹽類試劑。同時，對于總硬度、亞硝酸鹽氮、硫酸鹽化速率等測試試驗，會使用氨水試劑，如果在一個實驗環(huán)境內(nèi)，勢必會對總氮測定產(chǎn)生交叉污染，影響測定結(jié)果的精確性。

另外，總氮測定試驗時應(yīng)盡量遠離衛(wèi)生間，避免其揮發(fā)后進入到空氣重新溶解到試樣中，而導(dǎo)致測定結(jié)果數(shù)值偏高。

3.4 波長定位

總氮測定時，需要同時測定樣品兩個不同波長吸光值，然后校正吸光度并計算最終結(jié)果。如果選擇用手動調(diào)節(jié)波長紫外分光光度儀，在測定時需要多次對波長進行調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)后復(fù)位難度較大，很容易出現(xiàn)誤差，影響測定結(jié)果的準確性。因此，應(yīng)盡量選擇用雙光路紫外分光光度計測定，最大程度上減小調(diào)整波長產(chǎn)生的誤差，并且比色皿誤差可以自動校正。

3.5 氨氮值

氨氮值即水樣中銨態(tài)氮總含量，總氮作為水樣中有機氮、無機氮含量總和，理論上氨氮值應(yīng)低于總氮值。但是部分實驗測定結(jié)果，水樣中銨態(tài)氮含量較高，最終會出現(xiàn)氨氮值大于總氮值情況。主要是因為實驗所用堿性介質(zhì)中，銨態(tài)氮會以氨氣形式存在與比色管氣相內(nèi)，總氮測定主要包括NO3-N、NO2-3與NH3-N、有機氮等。因此對于銨態(tài)氮較高的樣品并不適合用消解法，在實驗時應(yīng)在消解30min后放氣，并趁熱多次搖勻比色管，利用熱K2S2O8將氣相中氨氣消解轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-。

3.6 實驗用的玻璃器皿，用1+9鹽酸進行浸洗，用蒸餾水沖洗后再用無氨水沖洗。

3.7 測定懸浮物較多的水樣時，在消解后試樣會出現(xiàn)濁度和沉淀，遇此情況，可將試樣放置過夜或用0.45μm濾膜過濾后，再比色測定。否則會出現(xiàn)A275/A220×100%大于20%。及分析結(jié)果偏差較大。

4 結(jié)語

紫外分光光度法是水質(zhì)總氮測定常用方法，但是在測定過程中很容易因為各因素控制不當而導(dǎo)致測定結(jié)果不可靠。為提高測定結(jié)果的準確度，即需要結(jié)合總氮測定試驗原理與要求，做好各個實驗細節(jié)因素的控制，選擇適當?shù)拇胧┻M行優(yōu)化，以提高測定結(jié)果的準確性和精密度。

[1]吳雅琴.紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮影響因素分析[J].貴州化工,2009,05:45-49.

[2]郭士森.紫外分光光度法測定水質(zhì)中總氮及影響因素探討[J].北方環(huán)境,2012,05:224-226.

[3]孫亞平,張瑩瑩,邢宗娜,張成.水質(zhì)分析中總氮測定的影響因素探討[J].環(huán)境科技,2013,06:60-63.

[4]吳松濤.紫外分光光度測定總氮的影響因素探討[J].四川環(huán)境, 2010,05:46-48.

周侶艷（1963—），女，浙江杭州人，大學(xué)本科，高級工程師，從事環(huán)境監(jiān)測。