QuAArtuo型連續(xù)流動注射儀同時測定水中總磷總氮

謝文強(qiáng) 李維旭

摘要：指出了傳統(tǒng)分析方法對水中總磷和總氮的分析速度較慢，較難適應(yīng)新形勢下的分析工作需求。結(jié)合連續(xù)流動分析技術(shù)原理，利用QuAAtro型連續(xù)流動分析儀同時測定水中總磷總氮，其檢出限、精密度、準(zhǔn)確度測定均滿意，且優(yōu)于傳統(tǒng)分析方法的同時具有分析速度快，精確度高等特點(diǎn)，特別適合大批童樣品連續(xù)分析。

關(guān)鍵詞：連續(xù)流動注射分析法;同時測定;總磷;總氮

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0066-02

1 引言

總氮是指水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO^3-、NO^2-和NH⁴⁺等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以1 L水含氮毫克數(shù)計算;總磷是水樣經(jīng)消解后將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成正磷酸鹽后測定的結(jié)果，以1L水樣含磷毫克數(shù)計量。水中總氮、總磷含量是水體富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一，水體富營養(yǎng)化問題愈發(fā)成為新時代水體的主要問題，國家“十三五”規(guī)劃對工業(yè)污水中總磷、總氮實(shí)總量控制，最大程度解決總磷、總氮進(jìn)入水體后可能引起的富營養(yǎng)化問題，同時對沿海地級及以上城市實(shí)施總磷、總氮排放總量控制。隨著環(huán)境監(jiān)測要求的不斷提高，快速測定大批量水樣中總磷總氮指標(biāo)，對環(huán)境保護(hù)有著重要的意義。目前，測定水中總磷、總氮的方法主要分光光度法、紫外分光光光度法、離子色譜法等。前2種方法對總磷總氮只能單獨(dú)測定，分析速度慢，過程繁瑣耗時長。經(jīng)優(yōu)化后的離子色譜法雖然可以同時測定水中總磷總氮，但是由于其檢出限高，不能廣泛應(yīng)用于監(jiān)測分析中。連續(xù)流動儀作為新一代的分析儀器，進(jìn)樣、監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理全部自動化，具有實(shí)驗(yàn)方法簡單、耗材少、準(zhǔn)確性高、重現(xiàn)性好、速度快、適用于大批量監(jiān)測等特點(diǎn)。為克服傳統(tǒng)分析方法速度慢缺點(diǎn)，本文針對性地探討使用連續(xù)流動注射法同時測定水中總磷總氮的可行性。

2 實(shí)驗(yàn)原理及材料

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

總氮分析原理：樣品和過硫酸鉀混合，加熱后再與四硼酸鈉緩沖溶液一起進(jìn)入紫外消解器進(jìn)行消解，含氮化合物被氧化為硝酸根離子經(jīng)過鎘柱還原為亞硝酸根離子。亞硝酸根離子再和磺胺和NEDD反應(yīng)，生成的紫紅色化合物可以在550nm處測定。

總磷分析原理：樣品與過硫酸鉀混合然后被紫外消解器進(jìn)行消解，在消解過程中且在酸性條件107℃下，含磷化合物被消解為磷酸鹽，在酒石酸銻鉀的催化下，與鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬酸化合物。該化合物被抗壞血酸還原生成藍(lán)色絡(luò)合物，在880nm處比色測定。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

2.2.1 主要儀器

德國SEAL分析儀器公司QuAAtro連續(xù)流動分析儀。

2.2.2 總磷所需試劑

酸溶液：取硫酸160mL加入15%SDS溶液10mL，用水稀釋到1000mL;氫氧化鈉試劑：稱取氫氧化鈉160 g加入15%SDS溶液10mL，用水稀釋到1000mL;過硫酸鉀硫酸：200mL硫酸中加入過硫酸鉀12 g，用水稀釋到1000mLn鉬酸銨溶液：取硫酸40mL加入鉬酸銨4.8 g，再加入15%SDS溶液10mL，用水稀釋到1000mL;酒石酸銻鉀儲備液：取酒石酸銻鉀0.30g，用水稀釋到100mL?？箟难崛芤海悍Q取抗壞血酸18g，加入酒石酸銻鉀儲備液20mL，用水稀釋到1000mL。

2.2.3 總氮所需試劑

50%曲拉通：取曲拉通50mL和乙醇50mL，等比例混勻;過硫酸鉀溶液：取過硫酸鉀49g，用水稀釋到1000mL;四硼酸鈉緩沖液：取四硼酸鈉38 g，氫氧化鈉6g，用水稀釋到1000mL;哌唑溶液：稱取哌唑30g，加入50%曲拉通1mL，硫酸5.0mL，用水稀釋到1000mL;顯色劑：取磷酸150mL，加入磺胺10g，N-1-萘基乙二胺二鹽酸0.5g，用水稀釋到1000mL。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別取濃度為1000mg/L總磷、總氮的有證標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成10mg/L總磷中間液和100mg/的總氮中間液，再依次取0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL、7.5mL、10.0mL兩種中間液分別定容至100.00mL，進(jìn)行上機(jī)檢測，具體結(jié)果見表1，在對水樣同時測定時，總磷曲線相關(guān)系數(shù)為0.9994，總氮曲線相關(guān)系數(shù)為0.9995，可見該方法同時測定水中總磷總氮時，標(biāo)準(zhǔn)曲線非常穩(wěn)定且相關(guān)性高。為0.0075mg/L，測定下限為0.03mg/L，數(shù)據(jù)計算具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

3.2 檢出限及測定下限

以實(shí)驗(yàn)室用水為實(shí)驗(yàn)對象，因測定空白值未檢出，對兩組標(biāo)線適當(dāng)濃度點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)7次測定，計算其方法標(biāo)準(zhǔn)偏差及方法檢出限MDL[1]，7次測量時t值為3.143，經(jīng)計算水樣中總磷檢出限MDL=t×S=0.0096mg/L，測定下限為0.04mg/L，同時測定的總氮檢出限

3.3 精密度與準(zhǔn)確度

3.3.1 精密度

配制總磷總氮的混合標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中總磷含量為0.5mg/L，總氮含量為5mg/L，進(jìn)行連續(xù)7次測定，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%），測定結(jié)果如表3所示。

同時測定該組總磷總氮樣品時，測得該水樣總磷的平均值為0.4876mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差S（%）為0.00086，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）為0.18，測得該水樣總氮的平均值為4.9946mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差S（%）為0.01425，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）為0.18，水樣中總氮相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）為0.29。

3.3.2 準(zhǔn)確度

以水中總磷總氮有證標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證，以連續(xù)測定6次后的平均值與樣品值計算相對誤差，以驗(yàn)證準(zhǔn)確性[2-5]，經(jīng)測定兩組標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其中測得該水樣總磷的平均值為1.6285mg/L，與質(zhì)控樣真值1.60mg/L相對誤差RE（%）為1.78，測得水樣總氮的平均值為1.3388mg/L，與質(zhì)控樣真值1.33mg/L相對誤差RE（%）為0.66，具體數(shù)據(jù)如表4所示。

4 結(jié)論

利用連續(xù)流動注射法同時測定水中總磷、總氮，校準(zhǔn)曲線相關(guān)性高，檢出限滿足普通分析要求，精密度與準(zhǔn)確度良好，針對大批量樣品分析時優(yōu)點(diǎn)更明顯，具有分析快速，實(shí)驗(yàn)藥品用量少，結(jié)果高效準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期，2020-01-06

作者簡介：謝文強(qiáng)（1982-），男，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)技術(shù)分析等工作。