酚二磺酸光度法測定硝酸鹽氮方法誤差分析

(紅河州環(huán)境監(jiān)測站，云南 蒙自 661100)

在硝酸鹽氮的諸多測定方法中，酚二磺酸分光光度法由于測量范圍較寬、顯色穩(wěn)定、測量儀器易得成為測定硝酸鹽氮的常用方法。但是，在實際樣品分析中往往會出現(xiàn)加標(biāo)回收率偏高的現(xiàn)象，究其原因，在酚二磺酸分析方法中，校準(zhǔn)曲線的測定條件與樣品的測定條件不一致，不知這是否是引起加標(biāo)回收率偏高的原因。為此，在按照分析方法[1]測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的同時，也進(jìn)行工作曲線的測定，并將標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線進(jìn)行比較。經(jīng)統(tǒng)計檢驗，標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線之間存在著系統(tǒng)誤差。

1 校準(zhǔn)曲線的繪制

1.1 測定條件的選擇

酚二磺酸法的測定原理是硝酸鹽氮在無水情況下與酚二磺酸反應(yīng)生成硝基二磺酸酚，在堿性溶液中生成黃色化合物，進(jìn)行測定。在分析過程中，首先要將水樣置于蒸發(fā)皿內(nèi)在水浴上蒸干，為避免蒸發(fā)過程中硝酸鹽氮的損失，需用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)樣品pH值至8，樣品的pH值過高或過低均會對測定結(jié)果產(chǎn)生影響。在酸度計上測得50mL硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入1滴0.1mol/L氫氧化鈉溶液的pH為10左右，溶液pH值過高。因此，在樣品測定的實際操作中，將氫氧化鈉溶液的濃度改為0.025mol/L，滴加2滴，即可達(dá)到樣品pH值8的要求。實驗證明瓷蒸發(fā)皿表面的光潔度對測定結(jié)果也會產(chǎn)生影響，瓷蒸發(fā)皿長期在偏堿性條件下使用表面會受損，容易對硝酸鹽吸附而影響測定結(jié)果。因此，在樣品測定中應(yīng)選用表面光潔的瓷蒸發(fā)皿以減少瓷蒸發(fā)皿對被測物質(zhì)的吸附。

1.2 校準(zhǔn)曲線的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定：吸取50.00mL硝酸鹽貯備液置于蒸發(fā)皿內(nèi)，加入2滴0.025mol/L氫氧化鈉溶液，在水浴上蒸發(fā)至干。加入2.0mL酚二磺酸，用玻棒研磨蒸發(fā)皿內(nèi)壁，使殘渣與試劑充分接觸，放置片刻，再重復(fù)研磨一次，放置10min，加入少量水，將溶液移入500mL溶量瓶中，稀釋至標(biāo)線，混勻，得到0.010mg/mL標(biāo)準(zhǔn)使用液。按標(biāo)準(zhǔn)系列吸取適量的標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL比色管中，加水至約40mL，加3mL氨水使成堿性，稀釋至標(biāo)線，混勻。在波長400nm處以水為參比，以10mm比色皿光程測量吸光度。

工作曲線的測定：將硝酸鹽貯備液用純水稀釋成0.010mg/mL硝酸鹽使用液，按標(biāo)準(zhǔn)系列吸取適量的使用液于各蒸發(fā)皿中，加水至50mL，加入2滴0.025mol/L氫氧化鈉溶液，在水浴上蒸發(fā)至干。加入1.0mL酚二磺酸，用玻棒充分研磨蒸發(fā)皿內(nèi)壁，放置片刻，再重復(fù)研磨一次，放置10min，將溶液移入50mL比色管中，加入3mL氨水顯色，定容，在波長400nm處比色皿光程10mm以水為參比測量吸光度。

在制備一份硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液的同時，測定一條工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線、工作曲線各測定4次。

1.3 測定結(jié)果

由測得的吸光度值減去零濃度管的吸光度值，繪制校準(zhǔn)曲線。結(jié)果見表1。

2 方法誤差分析

方法誤差分析的步驟：為了避免偶然性，在誤差分析過程中對多條曲線以及其平均水平進(jìn)行了比較。首先對各校準(zhǔn)曲線回歸直線的線性密切程度(相關(guān)系數(shù))和截距(a=0)進(jìn)行統(tǒng)計檢驗，以考查校準(zhǔn)曲線的繪制是否達(dá)到要求。若校準(zhǔn)曲線繪制合格，再進(jìn)行任意兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線之間的比較，如果檢驗結(jié)果無顯著差異，將四條標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行合并得到一條平均標(biāo)準(zhǔn)曲線。對工作曲線也進(jìn)行同樣的檢驗，無顯著差異，再進(jìn)行四條工作曲線的合并。然后對同步測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線及合并后的標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線進(jìn)行比較，看其是否存在差異。

表1 校準(zhǔn)曲線測定值及回歸方程

2.1 校準(zhǔn)曲線的線性和截距檢驗

對于以4～6個濃度單位所獲得的測量信號值繪制的校準(zhǔn)曲線，分光光度法一般要求其相關(guān)系數(shù)︱r︱≥0.9990[1]，從表1可以看出八條校準(zhǔn)曲線的精密度都達(dá)得到要求。

校準(zhǔn)曲線截距a=0的統(tǒng)計檢驗，統(tǒng)計量t按下式計算。當(dāng)a與0有顯著性差異時，說明校準(zhǔn)曲線的回歸方程計算結(jié)果準(zhǔn)確度不高。

表2 校準(zhǔn)曲線截距a=0檢驗結(jié)果

檢驗結(jié)果，t

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的差異性檢驗

2.3 工作曲線的差異性檢驗

對不同時間測定的兩條工作曲線的差異性進(jìn)行檢驗，統(tǒng)計量的計算與標(biāo)準(zhǔn)曲線相同。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線的差異性檢驗

對同步測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線以及合并后得到的平均標(biāo)準(zhǔn)曲線與平均工作曲線進(jìn)行比較，看其是否存在顯著差異。檢驗方法與標(biāo)準(zhǔn)曲線的差異性檢驗相同。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線各統(tǒng)計量計算結(jié)果

檢驗結(jié)果，F(xiàn)

表4 工作曲線各統(tǒng)計量計算結(jié)果

檢驗結(jié)果，F(xiàn)

表5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線各統(tǒng)計量計算結(jié)果

檢驗結(jié)果，F(xiàn)t0.05(4)，回歸系數(shù)存在著顯著差異，說明標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線之間存在著顯著差異。

標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線各濃度點的測量信號值之間的差異性檢驗。對于系列相同的兩組測定值，如果其測定的隨機(jī)誤差和兩組測定值之間的系統(tǒng)誤差都很小，則以橫坐標(biāo)(x)表示其中一組測定值，以縱坐標(biāo)(y)表示另一組測定值所得到的點應(yīng)分布在通過原點且斜率為1的直線兩側(cè)。這些點的回歸方程的截距和回歸系數(shù)反映了這兩組測定值的系統(tǒng)誤差。以橫坐標(biāo)表示工作曲線各濃度點的測量信號平均值，以縱坐標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)曲線各濃度點的測量信號平均值，建立回歸方程y=0.0013+0.9136x，相關(guān)系數(shù)r=0.9999，對回歸直線的截距和回歸系數(shù)進(jìn)行檢驗。

截距a=0的檢驗，計算統(tǒng)計量t=0.568，t

回歸系數(shù)b=1的檢驗：

︱t︱>t0.05(4)(2.776)，回歸直斜率不為1，兩組測量值間確實存在著系統(tǒng)誤差。

3 結(jié)論

通過標(biāo)準(zhǔn)曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線、工作曲線與工作曲線、標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線之間的差異性檢驗，標(biāo)準(zhǔn)曲線之間、工作曲線之間無顯著差異；標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線之間存在顯著差異，只是在原點附近的區(qū)域內(nèi)差異較小。以標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計算，樣品分析結(jié)果將偏高8%左右，酚二磺酸光度法存在正的系統(tǒng)誤差。引起系統(tǒng)誤差的原因是由于方法所采用的校準(zhǔn)曲線即標(biāo)準(zhǔn)曲線在繪制過程中，制備標(biāo)準(zhǔn)使用液時硝基化率偏低，使得標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率偏低。因此，要克服方法中存在的系統(tǒng)誤差，在樣品分析中應(yīng)采用與樣品分析步驟相一致的工作曲線作為校準(zhǔn)曲線進(jìn)行分析結(jié)果的計算。