真空檢測管-電子比色法測定總氮的應(yīng)用研究

鄭州沃特測試技術(shù)有限公司　郭一鵬

信陽市環(huán)境監(jiān)測站　王　超

鄭州沃特測試技術(shù)有限公司　鄭叢叢

一般天然水中總氮含量不高，但隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，受大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，養(yǎng)殖污水排放以及農(nóng)田施用化肥等多種因素的影響，使水中氮含量增加，同時由于水中生物和微生物的大量繁殖也會消耗水中大量的溶解氧，從而使水質(zhì)惡化，所以總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。目前，測定總氮的分析方法有過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定總氮[1]，遙感技術(shù)-光譜法[2],微波消解紫外分光光度法[3]測定總氮，這些分析方法操作繁瑣，不便攜帶，為此研制開發(fā)便攜式、快速測定總氮的方法迫在眉睫。

現(xiàn)場快檢技術(shù)的快速可靠性越來越受到青睞，已成為我國環(huán)境監(jiān)測工作中的一個重要部分[4]，現(xiàn)場快檢也是突發(fā)環(huán)境事件處置和處理善后工作的基礎(chǔ)和前提[5]，是環(huán)境污染事故處置處理中的首要環(huán)節(jié)[6]。突發(fā)性應(yīng)急監(jiān)測具有不可預(yù)見性、要求快速、監(jiān)測數(shù)據(jù)還要具有準(zhǔn)確性和代表性、監(jiān)測對象復(fù)雜、監(jiān)測范圍廣、監(jiān)測周期長、監(jiān)測條件艱苦等特點[7-8]?，F(xiàn)場快檢較常見的技術(shù)有檢測管技術(shù)、試劑盒（試紙）技術(shù)、便攜式氣相色譜法、便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、便攜式電化學(xué)儀技術(shù)等[9]。當(dāng)前現(xiàn)場快檢標(biāo)準(zhǔn)方法欠缺，亟需緊扣環(huán)境污染時效性強、

事故現(xiàn)場試驗條件限制多等特點建立完善的應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法體系[10-11]，HJ659-2013《水質(zhì) 氰化物等的測定 真空檢測管-電子比色法》作為國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)方法發(fā)布實施[12]，為現(xiàn)場快檢技術(shù)的普及和發(fā)展提供了有力支持。

鄭州沃特測試技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ZZW水質(zhì)多參數(shù)現(xiàn)場測試儀是基于真空檢測管-電子比色法（以下簡稱“真空檢測管法”）原理設(shè)計的快檢儀器，它將真空檢測管自吸式定量采樣、自動快速顯色的技術(shù)與現(xiàn)代光電傳感器及數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)系統(tǒng)集成而研制的微電腦型水質(zhì)現(xiàn)場測試儀，可對水樣中多種無機或有機成分進行定量快速分析，具有儀器簡便易攜、操作簡單、升級簡單等特點。該文以總氮為例，采用ZZW快速消解儀和ZZW水質(zhì)多參數(shù)現(xiàn)場測試儀測定水和廢水中的總氮，并與離子色譜法進行比對[13],分析探討了總氮的條件參數(shù)、干擾、實際樣品測試、加標(biāo)回收率等實驗。

1　實驗部分

1.1　主要試劑與儀器

ZZW快速消解儀；ZZW水質(zhì)多參數(shù)現(xiàn)場測試儀；硝酸鹽氮真空檢測管；鄭州沃特測試技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

離子色譜法，所需試劑按該方法標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備和配制。

1.2　數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計參照HJ168—2010[14]。

2　條件實驗與討論

2.1　水樣預(yù)處理

過硫酸鉀消解：

取一支消解管，加入0.020g過硫酸鉀固體，再加入20%的氫氧化鈉溶液0.2ml，準(zhǔn)確量取2.5ML水樣沿著管壁慢慢移入消解管中，使附著管壁上的固體過硫酸鉀和堿液充分進入溶液，再用極微量的蒸餾水潤洗管壁一到兩次，在消解管上面放置一個帶膠塞的漏斗，在消解器升溫至130℃時加熱30分鐘后，取出放冷，滴加1M的硫酸溶液至中性，充分搖勻。如溶液不澄清，則用濾紙過濾于50ML燒杯中，用極微量蒸餾水洗消解容器及濾紙，一并移入燒杯中，加水至標(biāo)線，供分析用。（如果水樣的總氮含量低時，可以用多支消解管同時消解，最后合并并定容在一個容量瓶中。）消解完后，用硝酸鹽氮檢測管測定即為總氮的含量。

2.2　條件試驗

2.2.1精密度實驗

實驗室配制5.0mg/L、10.0mg/L、15.0mg/L,20.0 mg/L,27.0 mg/L五種總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（由環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，樣品編號為102111，濃度值為500mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制），平行測定6組數(shù)據(jù)，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果表明，五種標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.51～1.12。

2.2.2準(zhǔn)確度實驗

測定3支有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（來自環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，樣品編號200831濃度值為0.791±0.026mg/L；樣品編號200832濃度值為6.02±0.21mg/L；樣品編號200834濃度值為12.2±0.9mg/L）。平行測定6組數(shù)據(jù)計算其相對誤差。結(jié)果表明，三種標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對誤差分別為6.19%，0.2%和4.9%。

2.2.3反應(yīng)溫度對總氮測定的影響

改變消解時的反應(yīng)溫度，其它測試條件不變，配制15.0mg/L濃度總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（由環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，編號為102111，濃度值為500mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制），平行測定5組數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，在其它條件不變情況下，測定結(jié)果受消解溫度影響較大，溫度低于130℃時為負誤差，高于130℃時為正誤差，須嚴格控制反應(yīng)溫度在130℃，才能保證總氮測定的準(zhǔn)確性。

2.2.4加熱時間對總氮測定的影響

改變消解時間，其它測試條件不變，配制10.0mg/L濃度總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，樣品編號為102111，濃度值為500mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制），平行測定5組數(shù)據(jù),結(jié)果表明，在消解溫度為130℃，加熱時間對總氮的測定結(jié)果有一定的影響。當(dāng)消解時間為30min時，測量結(jié)果誤差不大。

2.2.5干擾實驗

配制10.0mg/L濃度總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（由環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所研制，編號為102111，濃度值為500mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋配制），參照酚二磺酸光度法測定總氮時，亞硝酸鹽可產(chǎn)生干擾，本項目選擇亞硝酸鹽對總鹽進行干擾試驗測試，結(jié)果表明，隨溶液中亞硝酸鹽氮含量的增加逐漸降低，當(dāng)亞硝酸鹽氮濃度≤6.0mg/L時對結(jié)果沒影響，亞硝酸鹽氮濃度≥8.0mg/L時對測定產(chǎn)生負干擾，水樣中同倍量的Cl-也產(chǎn)生負干擾，其他離子氟化物，溴離子，碘離子，銨鹽，有機物都不干擾。

2.3　實際樣品測定

2.3.1計算真空檢測管法測定結(jié)果的相對誤差

分別選取標(biāo)準(zhǔn)溶液、3種地表水和3種工業(yè)廢水水樣，按照樣品分析步驟，與離子色譜法進行比對，以離子色譜法測定結(jié)果作為真值，計算真空檢測管法測定結(jié)果的相對誤差。結(jié)果表明，真空檢測管法和離子色譜法相比，測定3種地表水水樣時，測定結(jié)果相對誤差為-15.2%～+14.8%。測定3種廢水水樣時，測定結(jié)果的相對誤差為-16.3%～-13.3%，誤差偏大的原因是實際樣品濃度值在測定范圍下限以下。

2.3.2實際樣品加標(biāo)回收實驗

選用不同類型的水樣，水樣預(yù)處理后加入總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液進行測定，每個加標(biāo)樣品平行測定6次，計算每個樣品的加標(biāo)回收率。結(jié)果表明，真空檢測管法測定實際水樣總氮的加標(biāo)回收率為80.5%～102%。

3　結(jié)論

（1）真空檢測管法和離子色譜法相比，測定3種地表水水樣時，測定結(jié)果相對誤差為-15.2%～+14.8%，測定3種廢水水樣時，測定結(jié)果的相對誤差為-16.3%～-13.3%，測定實際水樣時誤差偏大的原因是實際樣品濃度值在測定范圍下限以下。

（2）真空檢測管-電子比色法加標(biāo)回收率為80.5%～102%。

（3）和離子色譜法相比，真空檢測管法操作簡單，攜帶方便。

[1]國家環(huán)境保護總局,水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:254-257.

[2]懷紅燕,劉俊鑫,顧萬花,方寧.內(nèi)陸小型湖泊水體氮磷的高光譜遙感估算[J].河南科學(xué),2015,11(33):2011-2015.

[3]王愛蓮,牛武江.微波消解紫外分光光度法測定水中總氮[J].甘肅科技,2009,25(20):73-84.

[4]徐亮,鐘聲,魏宏農(nóng).環(huán)境污染事故中重金屬優(yōu)先快速監(jiān)測方法研究[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2014,6(3):20-23.

[5]連兵,崔永峰.環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測管理體系研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2010,26(4):12-15.

[6]饒永才,馬運宏.徐州市三環(huán)西路硝基苯泄漏事故應(yīng)急監(jiān)測案例分析及研究[J].環(huán)境科技,2008,21(A02):37-39.

[7]韓芹芹,張可潭.烏魯木齊市環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測體系存在的問題及對策[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2013,29(2):86-90.

[8]徐曉力,徐田園.突發(fā)事故水環(huán)境污染應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)建立及運行[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2011,27(3):1-3.

[9]李國剛.環(huán)境化學(xué)污染事故應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)與裝備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:12-18.

[10]傅曉欽,胡迪峰,翁燕波,等.突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測研究進展[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2012,28(1):107-109.

[11]刀谞,滕恩江,呂怡兵,等.我國環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)方法和裝備存在的問題及建議[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2013,29(4):169-175.

[12]國家環(huán)境保護總局.HJ659-2013,水質(zhì)氰化物等的測定 真空檢測管-電子比色法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

[13]國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法編委會編.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社(第3版),2002:156-161.

[14]國家環(huán)境保護總局.HJ168-2010,環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.