消解條件對(duì)水中總磷測定結(jié)果的影響

孫秋紅　潘瑞華　孫曉敏

摘 要：消解是指將水中的磷混合物轉(zhuǎn)化成正磷酸鹽，以便于利用鉬酸銨分光光度法測定水中總磷含量。消解溫度、消解時(shí)間、消解使用的氧化劑對(duì)總磷的測定結(jié)果具有重要意義。分別設(shè)定120℃、105℃、90℃ 3個(gè)消解溫度，并在每個(gè)消解溫度下控制40min、30min、20min、10min 3個(gè)時(shí)間梯度，利用K2S2O8和Na2S2O8分別消解3個(gè)國標(biāo)樣品，測定其中的總磷。結(jié)果表明，不同消解條件下國標(biāo)樣品中總磷的測定值無明顯差異，樣品回收率范圍94.40%～108.79%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均低于2%。消解溫度為90℃時(shí)，校準(zhǔn)曲線的斜率相對(duì)較小，國標(biāo)樣品測定的吸光度未見明顯差異，導(dǎo)致其中總磷的測定值略有偏高。K2S2O8和Na2S2O8氧化消解國標(biāo)樣品測得總磷結(jié)果差異不顯著，Na2S2O8常溫下溶解度較高且價(jià)格低廉，可代替K2S2O8消解樣品。

關(guān)鍵詞：總磷；過硫酸鈉；過硫酸鉀；消解；鉬酸銨分光光度法

中圖分類號(hào) X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）19-0108-03

Effects of Digestion Conditions on Determination of Total Phosphorus in the Water

Sun Qiuhong1et al.

（1Institute of Soil and Water Conservation， Northwest A&F; University， Yangling 712100，China）

Abstract：The total phosphorus （TP） in the water can be determined based on Ammonium molybdate-spectrophotometry after converting phosphorus compounds into orthophosphate by digesting. The determination of TP is significantly affected by digestion temperature， digestion time and oxidant species. The effects of digestion temperature （120℃，105℃， and 90℃）， digestion time （40min， 30min， 20min， and 10min）， and oxidant species （K2S2O8 and Na2S2O8） on TP determination were evaluated in this study. The experimental results showed that there were no significant differences among the results of TP measured under different digestion conditions for the three standard samples. The recovery of the samples was 94.40%～108.79%， and the relative standard error was lower than 2%. When the digestion temperature was set as 90℃， the slope of standard line was lower than that under 120℃ and 105℃， respectively；but the absorbancewas the same；and thus the results of TP for the three standard sample wereslightly higher. There was no significant difference between the digestion performances of K2S2O8 and Na2S2O8， so Na2S2O8 can be used as an alternative for K2S2O8 due to its higher water solubility and lower price.

Key words：Total phosphorus；Sodium persulfate；Potassium persulfate；Digestion；Ammonium molybdate-spectrophotometry

磷是構(gòu)成水體初級(jí)生產(chǎn)力和食物鏈最重要的基本要素[1]，也是水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵限制因子[2]，所以磷是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)。水體中磷常以磷酸鹽的形式存在，正磷酸鹽最易被生物體吸收[3]，但是水中總磷（Total Phosphorus）表征著水體中可利用磷的最大值，對(duì)水體中磷循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)管理和恢復(fù)至關(guān)重要[4]。同時(shí)，水中總磷是水質(zhì)和污水處理過程中很重要的指標(biāo)[5]，是1個(gè)重要的環(huán)境因子。水中總磷的測定，通常使用K2S2O8將水樣中各種形式的磷轉(zhuǎn)化成可溶性磷，并利用鉬酸銨分光光度法進(jìn)行分析，但K2S2O8可溶性較低，每次實(shí)驗(yàn)均需在培養(yǎng)箱中恒溫溶解。Na2S2O8的水溶性較好且價(jià)格低廉，利用Na2S2O8作為氧化劑消解水樣測定水中總磷的方法鮮有報(bào)道。本研究利用Na2S2O8和K2S2O8作為氧化劑對(duì)3個(gè)國標(biāo)樣品進(jìn)行消解，并探索消解溫度和消解時(shí)間對(duì)水中總磷測量結(jié)果的影響，以期比較2種氧化劑的優(yōu)劣勢，為水中總磷的消解方法提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑 立式壓力蒸汽滅菌器LDZK-50KBS（上海申安醫(yī)療器械廠），Lambda25紫外可見分光光度計(jì)（美國PE公司）。水質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB07-3169-2014（203963）、GSBZ 50033-95（203951）、GSB07-3169-2014（203960）（環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所）；1000mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1741-2004（a）（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；硫酸（四川西隴化工有限公司）、K2S2O8（上海優(yōu)耐德引發(fā)劑有限公司）、Na2S2O8（優(yōu)耐德引發(fā)劑有限公司）、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司）等試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 校準(zhǔn)曲線的繪制 將1000mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為濃度5mg/L的磷標(biāo)準(zhǔn)使用液。取6只50mL的容量瓶，分別加入磷標(biāo)準(zhǔn)使用液0、1、2、3、6、9mL，定容至50mL，對(duì)應(yīng)濃度為0、0.1、0.2、0.3、0.6、0.9mg/L，再分別取15mL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液到25mL的具塞刻度試管中。

1.2.2 樣品制備 取15mL國標(biāo)樣品于25mL具塞刻度試管。在上述各試管中分別加入2mL5%K2S2O8或Na2S2O8溶液，蓋上蓋子，并用紗布扎緊管口，置于壓力鍋中，每個(gè)樣品測定3個(gè)重復(fù)（n=3）。

1.2.3 立式壓力蒸汽滅菌器的工作條件 本次實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用液和國標(biāo)樣品分別使用90℃、105℃、120℃3個(gè)溫度進(jìn)行消解。每個(gè)溫度條件下，待鍋內(nèi)達(dá)到指定溫度時(shí)，分別加熱40min、30min、20min、10min后停止加熱，待壓力表指針降至0后，取出放冷。

1.2.4 發(fā)色 分別向每份消解液中加入1mL濃度為5%抗壞血酸溶液混勻，30s后加入1mL鉬酸鹽溶液，加水定容至25mL并混合均勻，室溫放置15min顯色。

1.2.5 測量 利用Lambda25紫外可見分光光度計(jì)在700nm波長處，以0濃度管為參比溶液，測量溶液吸光度。繪制校準(zhǔn)曲線，計(jì)算出曲線a、b值和相關(guān)系數(shù)R2，并據(jù)此計(jì)算國標(biāo)樣品的總磷濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同消解條件下國標(biāo)樣品總磷的測定結(jié)果 利用K2S2O8和Na2S2O8 2種氧化劑在不同時(shí)間（40min、30min、20min、10min）和溫度條件（120℃、105℃、90℃）下分別消解3個(gè)不同的國標(biāo)樣品，24組消解條件，3個(gè)標(biāo)樣回收率范圍為94.40%～108.79%，每組實(shí)驗(yàn)3次平行測定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均低于2%，準(zhǔn)確度較好，符合實(shí)驗(yàn)質(zhì)量控制要求。不同消解條件下3個(gè)國標(biāo)樣品中總磷含量的測定結(jié)果見表1。

2.2 消解溫度對(duì)校準(zhǔn)曲線的影響 水中總磷的測定結(jié)果通常由相應(yīng)條件下繪制的校準(zhǔn)曲線計(jì)算而來。顯色溫度對(duì)校準(zhǔn)曲線的影響已有很多研究[6，7]。研究表明，顯色溫度對(duì)校準(zhǔn)曲線影響較大，只有在顯色反應(yīng)達(dá)到最大顯色時(shí)測量其吸光度并繪制校準(zhǔn)曲線才有利于提高樣品的測量精度[3]。不同顯色溫度條件下呈現(xiàn)出的校準(zhǔn)曲線也存在較小差異。當(dāng)溫度較低時(shí)，校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性相對(duì)較差。但是消解溫度對(duì)校準(zhǔn)曲線影響的研究尚未見報(bào)道。通過繪制不同消解條件下的校準(zhǔn)曲線發(fā)現(xiàn)，不同消解溫度下，校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性均較好且相差不大，但是消解溫度為90℃時(shí)，校準(zhǔn)曲線的斜率偏低（圖1）。以消解時(shí)間40min為例，K2S2O8作氧化劑時(shí)，120℃、105℃、90℃溫度條件下校準(zhǔn)曲線的線性方程分別為：y=0.3012x+0.0077（R2=0.9977）、y=0.2921x-0.0022（R2= 0.9992）、y=0.2804x-0.0079（R2=0.9969）。Na2S2O8作氧化劑時(shí)，120℃、105℃、90℃溫度條件下校準(zhǔn)曲線的線性方程分別為：y=0.3081x+0.0102（R2=0.9949）、y=0.318x-0.0029（R2=0.9995）、y=0.284x-0.0045（R2=0.9979）。無論是K2S2O8還是Na2S2O8作氧化劑，消解溫度為90℃時(shí)，校準(zhǔn)曲線的斜率均偏低，而測得的國標(biāo)樣品的吸光值未見明顯差異，導(dǎo)致國標(biāo)樣品總磷的測定值略有偏高。所以消解溫度對(duì)校準(zhǔn)曲線也有一定影響，在未來的研究中，消解溫度也應(yīng)作為影響水中總磷測定結(jié)果的因素進(jìn)一步研究。

2.3 消解溫度和時(shí)間對(duì)水中總磷測定值的影響 樣品消解是將水體中不同形式的磷轉(zhuǎn)化成可溶性正磷酸鹽的過程。消解溫度和時(shí)間影響樣品的分解過程并決定其分解充分度，從而影響磷含量的測定。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)120℃、105℃、90℃3個(gè)溫度梯度，并在每個(gè)溫度梯度下分別消解40min、30min、20min、10min。研究發(fā)現(xiàn)，在不同消解溫度下，消解不同時(shí)間國標(biāo)樣品中總磷的測量結(jié)果大都在標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)。以國標(biāo)樣品GSB 07-3169-2014（203963）為例，研究發(fā)現(xiàn)消解溫度為120℃、105℃時(shí)，不同消解時(shí)間梯度下，總磷含量均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)且差異不大。當(dāng)消解溫度為90℃時(shí)，由于校準(zhǔn)曲線的斜率偏低，導(dǎo)致國標(biāo)樣品總磷的測定值偏高甚至高出標(biāo)準(zhǔn)值上線（圖2）。所以水中總磷測定時(shí)的消解溫度為100～120℃較為適宜。

3 討論

消解過程是鉬酸銨分光光度法測定水中總磷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，消解溫度、消解時(shí)間、消解使用的氧化劑對(duì)總磷的測定結(jié)果具有重要意義。通過設(shè)定不同的消解溫度和控制不同的消解時(shí)間消解國標(biāo)樣品并測定其總磷發(fā)現(xiàn)，不同消解條件下國標(biāo)樣品中總磷的測定值無明顯差異。消解溫度為90℃時(shí)，校準(zhǔn)曲線的斜率相對(duì)較小，國標(biāo)樣品測定的吸光度未見明顯差異，導(dǎo)致其中總磷的測定值略有偏高，在未來研究中消解溫度應(yīng)作為影響水中總磷測定的因素予以考慮。K2S2O8和Na2S2O8氧化消解國標(biāo)樣品測得總磷結(jié)果差異不顯著，Na2S2O8常溫下溶解度較高且價(jià)格低廉，可代替K2S2O8消解樣品。國標(biāo)方法測定水中總磷的過程中，高壓鍋中設(shè)置不同的消解溫度其卸壓所需的時(shí)間不同，所以消解時(shí)間的控制不精確可能導(dǎo)致校準(zhǔn)曲線斜率略有差異，空白值偏高等現(xiàn)象，從而影響測定的準(zhǔn)確度，更加精確的實(shí)驗(yàn)控制有待于進(jìn)一步研究。

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（責(zé)編：王慧晴）