兩種總氮測(cè)定方法的比較及分析

于佳冉+杜樂(lè)+尚伊娜

摘要：總氮是水質(zhì)測(cè)定中的重要指標(biāo)，它反映了水被污染的情況。本文用國(guó)標(biāo)法堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法和美國(guó)HACH公司分光光度法分別測(cè)定了已知總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證倆種方法的穩(wěn)定性，并進(jìn)而比較了兩種總氮測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。

關(guān)鍵詞：總氮；測(cè)定；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：O613.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）03-0190-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.103

Abstract：Total nitrogen is an important index in the determination of water quality， it reflects the contaminated water. In this paper， with the national standard method of alkaline potassium persulfate digestion uv spectrophotometry HACH company spectrophotometry were determined and the United States on the known data of the standard solution， the total nitrogen to verify the stability of the two kinds of methods， and then compares the two kinds of total nitrogen determination method， advantages and disadvantages and applicable scope.

Keywords：Total nitrogen； Determine； Stability

總氮是水質(zhì)測(cè)定中的重要指標(biāo)，它反映了水被污染的情況?？偟亩x是水中各種形態(tài)無(wú)機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO3、NO2和NH4等無(wú)機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用表示水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度?？偟獪y(cè)定方法通常采用過(guò)硫酸鉀氧化，使有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后，再以紫外法、偶氮比色法，以及離子色譜法或氣相分子吸收法進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)在最常用的堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法在HJ636-2012《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》中有規(guī)定。為了更加提高檢測(cè)效率，世界上各個(gè)國(guó)家都不斷研發(fā)新型的檢測(cè)儀器。其中美國(guó)HACH公司的水質(zhì)分析儀器廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文用國(guó)標(biāo)法堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法和美國(guó)HACH公司分光光度法分別測(cè)定了已知總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證倆種方法的穩(wěn)定性，并進(jìn)而比較了兩種總氮測(cè)定法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。

1 試劑和儀器

（1） 試劑：堿性過(guò)硫酸鉀溶液、鹽酸溶液、HACH專用試劑

（2）水樣：硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，理論上可取0.7218g硝酸鉀溶于適量水，移至1000容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。加入1-2ml三氯甲烷作為保護(hù)劑，在0-10℃暗處保存。因?yàn)榱藢⒃囼?yàn)的誤差降到最低，本次采用市售有證標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)樣品。

（3）儀器：

2 實(shí)驗(yàn)原理

（1）堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法：在120-124℃下，堿性過(guò)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(zhǎng)220nm和275nm處，分別測(cè)定吸光度A220和A275，按公式（1）計(jì)算校正吸光度A，總氮（以N計(jì)）含量與校正吸光度A成正比。

（2）HACH分光光度法：堿性的過(guò)硫酸鹽消解過(guò)程把所有形式的氮都轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，消解結(jié)束后加入的偏亞硫酸氫鈉用于去除鹵素類氧化物質(zhì)。然后硝酸鹽于變色酸在強(qiáng)酸性環(huán)境下反應(yīng)生成一種黃色配合物，測(cè)試結(jié)果在波長(zhǎng)410nm的可見(jiàn)光下讀取的。

3 實(shí)驗(yàn)方法

兩種測(cè)定方法測(cè)定水樣總氮實(shí)驗(yàn)步驟列于表2.

將10.00ml標(biāo)樣于25ml具塞磨口玻璃瓶比色管中，加入5.00ml堿性過(guò)硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用紗布和線繩扎緊管塞，一方彈出。將比色管置于高壓滅菌鍋中，加熱至頂壓閥吹氣，關(guān)閥，繼續(xù)加熱至120℃開始計(jì)時(shí)，保持溫度在120-124℃之間30分鐘。自然冷卻、開閥放氣，移去外蓋，取出比色管冷卻至室溫，按住管塞將比色管中的液體顛倒混勻2-3次。每個(gè)比色管分別加入1.0ml鹽酸溶液，用水稀釋至25ml標(biāo)線，蓋塞混勻。使用10mm石英比色皿，在紫外分光光度計(jì)上，以水作參比，分別于波長(zhǎng)220nm和275nm處測(cè)定吸光度。零濃度的校正吸光度Ab、其他標(biāo)準(zhǔn)系列的校正吸光度As及其差值A(chǔ)r按公式（2）、（3）和（4）進(jìn)行計(jì)算。以總氮（以N計(jì)）含量（μg）為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的Ar值為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度。

把消解器加熱到105℃，準(zhǔn)備空白樣，用漏斗將HACH專用試劑TNPRPP試劑包加入到兩個(gè)HACH專用消解瓶TNH瓶中。分別加入2ml純凈水和標(biāo)樣到消解瓶中，蓋上蓋，劇烈振蕩30秒鐘，把空白和標(biāo)樣瓶放入消解器中消解30分鐘。用移試管器把試管移開放到試管架上冷卻到室溫。再加HACH專用試劑TNRAPP到空白和標(biāo)樣消解瓶中，蓋上蓋搖動(dòng)15秒，反應(yīng)3分鐘。時(shí)間到后加入HACH專用試劑TNRBPP到消解瓶中，蓋上蓋搖動(dòng)15秒鐘，反應(yīng)2分鐘。時(shí)間到后將消解處理樣品液去2ml加入到HACH專用試劑TNRC瓶中，蓋上蓋上下顛倒10次左右，消解瓶變熱。等待5分鐘，進(jìn)行比色分析。（注：所有HACH專用試劑均為廠家研制提供）

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 方法及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性討論

在國(guó)標(biāo)法中可以通過(guò)測(cè)定總氮的標(biāo)準(zhǔn)樣品的值作為校核試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)操作技術(shù)及試劑純度，來(lái)判斷所取得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)多次不同已知濃度的校驗(yàn)，從而根據(jù)數(shù)據(jù)可判斷出兩種方法的穩(wěn)定性那個(gè)更強(qiáng)。所得結(jié)果見(jiàn)表3。

國(guó)標(biāo)中規(guī)定：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品總氮含量≤1.00mg/L時(shí)，測(cè)定結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)≤10%；當(dāng)樣品總氮含量>1.00mg/L時(shí)，測(cè)定結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)≤5%。從表3可以看出，在通過(guò)堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)得的總氮的相對(duì)偏差均可達(dá)到4%以下。而HACH分光光度法測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)看，標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度越高，相對(duì)偏差越低，它的準(zhǔn)確性越高，穩(wěn)定性越高。反之它的相對(duì)偏差越大，穩(wěn)定性越差。所以，對(duì)于待測(cè)水樣總氮值在20mg/L時(shí)，建議用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)水樣總氮值在20mg/L時(shí)，也可選擇HACH分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

4.2 兩種方法的相似性

由于兩種方法所依據(jù)的原理基本相同，所以測(cè)定中的各種干擾離子及污染物類型方面的影響因素基本相同。在測(cè)定總氮過(guò)程中，消解比色的方法相似。

4.3 兩種方法的區(qū)別

4.3.1 儀器比較

由表1可以看出，堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法用高壓滅菌鍋對(duì)待測(cè)水樣進(jìn)行消解，這種裝置的缺點(diǎn)是體積較大，所需要的試驗(yàn)場(chǎng)地較大，在發(fā)生緊急事件時(shí)，無(wú)法移動(dòng)，不利于隨時(shí)檢測(cè)。同時(shí)由于使用高壓滅菌鍋加熱，會(huì)存在用電及用水的安全隱患。這些缺點(diǎn)在HACH分光光度法中由于改用專用消解器進(jìn)行消解，上述缺點(diǎn)均可避免。另外HACH消解器體積小，安全性能有很大提高并減少了儀器占地。還可隨時(shí)移動(dòng)，便于緊急檢測(cè)。

4.3.2 試劑比較

堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法和HACH分光光度法的另一個(gè)區(qū)別就是試劑及用量方面的不同。硫酸鉀消解紫外分光光度法是用手工法測(cè)定。試劑的配比全部是操作人員自行配比完成，根據(jù)個(gè)人手法不同以及玻璃器皿存在一定誤差，試劑的誤差在所難免。HACH分光光度法中所有的藥品均為廠家提供，避免了誤差的產(chǎn)生，最大可能的保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

綜上所述，對(duì)于總氮的測(cè)定堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法的穩(wěn)定性高于HACH分光光度法。堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法源于國(guó)標(biāo)法，并以國(guó)標(biāo)法為依據(jù)。在一般檢測(cè)中，HACH分光光度法可作為參考數(shù)值或室外緊急檢測(cè)時(shí)來(lái)使用。但做實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)時(shí)，還是要以國(guó)標(biāo)法為依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] HJ636-2012，水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法[S].環(huán)境保護(hù)部，2012-6-1.

[2] 蔡裕豐，徐立生.水質(zhì)總氮測(cè)定中的有關(guān)問(wèn)題探討[J].污染防治技術(shù)，2008，21（6）.

收稿日期：2017-05-18

作者簡(jiǎn)介：于佳冉（1988-），女，大學(xué)本科，助理工程師，研究生在讀，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。