堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和連續(xù)流動分析法測定水體中總氮的比較研究

孫步旭 范國榮（宿遷市環(huán)境監(jiān)測中心站 江蘇 宿遷 223800）

楊子毅（淮安市環(huán)境監(jiān)測中心站 江蘇 淮安 223001）

總氮是指水中各種形態(tài)無機和有機氮的總量，作為水體富營養(yǎng)化的重要指標，常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度，在地表水監(jiān)測和水污染監(jiān)測中備受重視。對于總氮的監(jiān)測，目前國家標準用的是堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ636-2012），但該方法分析時間長，不能滿足水樣連續(xù)批量分析，操作過程繁瑣，易受外界環(huán)境干擾，且有一定的危險性。為了適應當前日益繁重的水質(zhì)監(jiān)測狀況，連續(xù)流動分析法作為一種快速、簡便的分析方法被越來越多的應用到監(jiān)測中來。本文通過實驗，對堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和連續(xù)流動分析法從原理、分析步驟以及準確度和精密度等方面進行了比較研究，為監(jiān)測人員在實際工作中提高監(jiān)測效率提供參考。

1 實驗部分

1.1 原理

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法原理：在120℃～124℃條件下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長220nm和275nm處，分別測出吸光度。

連續(xù)流動分析法原理：樣品與過硫酸鉀/氫氧化鈉溶液在硼砂緩沖器中混勻，加入UV消化器中加熱至107℃消化生成硝酸鹽，透析后經(jīng)過鎘銅柱，硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽，再通過Griess反應（亞硝酸鹽與二氨基苯磺酸結(jié)合成重氮化合物，重氮化合物與二氯萘基乙烯二胺形成一個高級偶氮基染色物）檢測硝酸鹽含量，在540nm處測定吸光度。

1.2 儀器與試劑

主要儀器：San++連續(xù)流動分析儀，UV-6300型分光光度計（上海美譜達儀器有限公司），LDZM-40KCS立式智能壓力蒸汽滅菌器（上海申安醫(yī)療器械廠）。

主要試劑：San++流動分析儀測定總氮中的試劑參照SKALR儀器公司自帶的方法配置；堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮所用試劑配置參照國標方法（HJ636-2012），過硫酸鉀、氫氧化鈉、鹽酸、硝酸鉀均為優(yōu)級純；實驗用水均為無氨水。

1.3 實驗方法

連續(xù)流動分析法：按儀器說明書安裝好化學工作站系統(tǒng)、設定好參數(shù)、開機后，用水代替試劑，檢查整個分析流路的密閉性及液體流動的順暢性。等基線穩(wěn)定后（約20min），系統(tǒng)開始進試劑，待基線再次穩(wěn)定后，準備進標準樣品和實際樣品及盲樣。實驗完畢，用蒸餾水沖洗管路30min。

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法原理：取10.0ml樣品（高濃度酌情少?。┯诰呷壬苤校尤?ml堿性過硫酸鉀溶液，用紗布固定管口后置于壓力蒸汽滅菌器中加熱消解（待溫度達120℃，壓力達1.1kg/cm2后，保持30min）。消解結(jié)束后放置室溫下冷卻混勻，分別加入1.0ml鹽酸溶液，用無氨水定容至25.0ml，在波長220nm與275nm處比色測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線的測定

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法：吸取硝酸鉀標準使用液（10.0μg/ml）0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、7.00ml，加水至10ml，消解后比色測定繪制標準曲線，結(jié)果表明：得標準曲線方程Y=0.0090X+0.0027，相關(guān)系數(shù)為0.9999，方法重現(xiàn)性良好，標準曲線見圖1：

圖1 紫外分光光度法測定總氮的曲線

連續(xù)流動分析法：選取 0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mg/L7個濃度點，然后根據(jù)濃度峰高自動計算得出標準曲線一次方程，結(jié)果表明：在0-5.00mg/L的濃度范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系，得標準曲線方程 Y=-74.16X+58060，相關(guān)系數(shù)達到0.9999，方法重現(xiàn)性良好。標準曲線及峰型圖見圖2、圖3：

2.2 方法檢出限的測定

按照樣品分析的全部步驟，重復10次空白實驗，將各個測定結(jié)果換算為樣品中的濃度，計算10次平行的標準偏差，按公式MDL=t（n-1，0.99）×S計算（其中n=10時，t（n-1，α=0.99）=2.821；S為重復測定n次的標準偏差）。結(jié)果表明：本方法在取樣量1L時，10次平行測定樣品的檢出限分別為0.08mg/L和0.06mg/L。與國標方法相比，連續(xù)流動分析法測定總氮靈敏度較高。

圖2 連續(xù)流動分析法測定總氮的曲線

圖3 連續(xù)流動分析法測定總氮的峰型圖

2.3 方法準確度和精密度的測定

按照樣品分析的全部步驟，對國家環(huán)?？偩謽藴蕵悠费芯克目偟獦藰樱∟o：203228與203229）進行6次平行測定，結(jié)果見表1。結(jié)果表明：兩種方法測定6次的結(jié)果與均值都在樣品的保證值范圍內(nèi)，比較而言，連續(xù)流動分析法的相對標準偏差值較小，說明連續(xù)流動分析法測定總氮標樣的平行性較好，該方法能夠滿足總氮水質(zhì)監(jiān)測的技術(shù)要求。

2.4 實際樣品的比對測定

分別采用兩種方法對地表水5個點和廢水4個點的水樣進行了測定（堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法用符號A表示，連續(xù)流動法結(jié)果用符號C表示），同時還進行了加標回收實驗，結(jié)果見表2和表3。由表2可以得出：5個地表水采樣點兩種方法平行3次測定的相對標準偏差分別在 0.8%-2.2%和0.3%-1.3%之間，平均加標回收率在95.2%-103%和96.3%-101%之間。由表3可以得出：4個廢水采樣點兩種方法平行3次測定的相對標準偏差分別在1.1%-4.7%和0.5%-2.5%之間，平均加標回收率在97.3%-105%和98.2%-102%之間。

表1 總氮標準樣品測定結(jié)果

由上述兩表的結(jié)果可以看出，兩種方法測定總氮的回收率均較好，連續(xù)流動法與鉬酸銨分光光度法相比相對標準偏差較小，分析總氮的精密度良好，能夠滿足監(jiān)測要求。

表2 地表水水樣比對分析實驗

表3 廢水水樣比對分析實驗

3 結(jié)論

由實驗可得，連續(xù)流動分析法和堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法在測定水體中總氮時均能準確測定總氮的含量，在線性、準確度和精密度等方面均能達到國家標準要求。與堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法相比，連續(xù)流動分析法在實際分析過程中自動化程度更高，前處理過程比較簡單，檢測效率更高，測定的平行性、準確度、精密度也更好，完全能夠滿足總氮水質(zhì)監(jiān)測的技術(shù)要求。

〔1〕張寶，劉靜玲.湖泊富營養(yǎng)化影響與公眾滿意度評價方法〔J〕.水科學進展.2009（05）.

〔2〕國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會，水和廢水監(jiān)測分析方法（第4版）［M］，北京：中國環(huán)境科學出版社，2002.

〔3〕尤小娟，時春林，陸權(quán).流動注射方法（FIA）在線測定總氮.環(huán)境研究與監(jiān)測.2009.37-38.

〔4〕《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制定修訂技術(shù)導則》HJ168-2010，附錄A第14頁.