基于紫外分光光度法的水質(zhì)總氮測定中的影響因素研究

楊宏娟 趙羽 穆旭東

摘要：氮是水資源中的一種化學元素，以硝酸鹽，亞硝酸鹽等形式存在。利用硫酸鉀消解法紫外線光譜法測定水中總氮含量。其結(jié)果顯示，實驗器皿、實驗用水、過硫酸鉀的純度、堿性溶液的儲存時間對空白的吸光度值產(chǎn)生影響。在實驗確定的最佳條件下，得出的結(jié)果是正確可靠的，將作為總氮檢測的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：水質(zhì);總氮;測定;影響因素

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.041

Research on influencing factors in determination of total nitrogen in water quality based on ultraviolet spectrophotometry

Yang Hongjuan，Zhao Yu，Mu Xudong

（Yinchuan China Railway Water Group Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750000，China）

Abstract：Nitrogen is a form of chemical element in water， in the form of nitrates and nitrites.Determination of total nitrogen in water by ultraviolet spectrometry with potassium sulfate digestion method.The results showed that the absorbance of the blank was affected by the purity of the experimental vessel，the experimental water，the potassium persulfate and the storage time of the alkaline solution.Under the optimum conditions determined by the experiment，the results obtained are correct and reliable，and will be used as technical support for the determination of total nitrogen.

Key words：Water quality;Total nitrogen;Determination; Influencing factors

1 概述

黃河水作為地表生態(tài)系統(tǒng)的一種獨特的資源，是人類賴以生存的自然因素，它在供水、洪水、養(yǎng)殖、旅游、航海、生態(tài)平衡的維護和環(huán)境保護等方面發(fā)揮著巨大的社會經(jīng)濟作用。但由于人口的增加，工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，經(jīng)濟利益和人民環(huán)保意識的薄弱等原因，大量未處理的工業(yè)廢水和生活污水直接排放，使水體污染日益嚴重。另外，一些生產(chǎn)、生活污水和工業(yè)廢水等含氮污水未經(jīng)處理直接排入河流中，這使得有機氮和無機氮的化合物是水中數(shù)量增加，導致大量的水中的微生物繁殖，水質(zhì)惡化，可見，水中氮含量是影響其發(fā)展的重要因素，而總氮含量成為水質(zhì)檢測的重要標準，是確定水質(zhì)狀況的有效手段之一。

在檢測總氮的方法中，由于堿性過硫酸鉀消解法操作簡單、成本低等特點備受學者關(guān)注。但是該方法在實際檢測過程中空白值偏高、相關(guān)系數(shù)不穩(wěn)定等問題，對檢測數(shù)據(jù)準確度、精密度、重現(xiàn)性等產(chǎn)生不利影響。本文從實驗用水、實驗試劑、實驗器皿等方面分析了總氮檢測過程中的影響原因，進一步完善堿性過硫酸鉀消解法，作為實際檢測過程的技術(shù)支持。

2 實驗設(shè)計與結(jié)果分析

2.1 試劑

過硫酸鉀（GR），氫氧化鈉（AR），鹽酸（AR），硝酸鉀（AR）。

總氮標準物質(zhì)：10mg/L。

新鮮蒸餾水，無氨水：自制。

堿性過硫酸鉀溶液：4g過硫酸鉀，1.5g氫氧化鈉，溶于水中稀釋到100mL溶液中，再用聚乙烯瓶。

鹽酸溶液：體積比1：9稀鹽酸溶液。

2.2 儀器設(shè)備

DR5000紫外線分光光度計（哈希）、高壓滅菌器（上海申安安醫(yī)療機械廠）、25mL具塞比色管、大肚吸管、刻度管。

繪制標準曲線：在6個25mL的具塞比色管中依次加入總氮標準溶液0mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.00mL，用無氨水定容到10.00mL。

依次加入4mL過硫酸鉀堿性溶液，塞住瓶塞，用布條和繩子把蓋塞扎緊，以防止爆裂。

把扎緊的具塞比色管放置在高壓鍋，設(shè)置高壓滅菌器溫度達到120～124℃時，啟動計時器維持30min的溫度。

冷卻后打開閥門，打開外蓋，取出具塞比色管，冷卻至室溫，冷卻時間約0.5～2.0h。

冷卻室溫后加入鹽酸溶液（體積1：9）1mL，用氨水稀釋至25mL，搖勻。

將部分溶液轉(zhuǎn)移到1cm長的石英比色皿中，在紫外線分光度計中加入鹽酸溶液（體積比1：9）和氨溶液，測定樹脂的吸收亮度。

按照上述步驟進行水樣檢測，根據(jù)校正后的吸光度數(shù)據(jù)對標準曲線進行相應的總氮的質(zhì)量濃度，計算總氮含量。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 實驗器皿

在實際檢測過程中，實驗器皿的清潔程度對實驗空白值具有很大影響，為避免實驗器皿造成人為污染，必須高度重視實驗器皿的洗滌、存放等，實驗所需玻璃器皿、石英比色皿等應在（1+9）鹽酸溶液中浸泡24h以上（切勿將其浸泡在硝酸中），浸泡后應用自來水沖洗至少8次，再用純水沖洗直至管壁不掛水珠。

2.3.2 實驗用水

總氮檢測過程中對實驗用水要求較為嚴格，實驗室常規(guī)純水將導致空白值偏高且相關(guān)系數(shù)不好。本文對總氮實驗用水進行了對比實驗，并對實驗用水存放天數(shù)進行分析，結(jié)果表明：無氨水、新鮮純水的空白吸光度值小于0.030，存放2d的新鮮純水、無氨水大于0.030，不可采用。

2.3.3 實驗試劑

2.3.3.1 純度

為確保檢測分析數(shù)據(jù)的可靠性、準確性，實驗中應運用滿足實驗要求的化學試劑。實驗結(jié)果表明，根據(jù)空白值的吸光度值數(shù)據(jù)，不同生產(chǎn)廠家的過硫酸鉀其空白值結(jié)果不同（表1）。在這個實驗過程中，采用未經(jīng)提純處理的過硫酸鉀其空白值過高，相關(guān)系數(shù)達不到0.999以上。但是使用進口德國默克的過硫酸鉀時，其標準曲線的相關(guān)系數(shù)能達到0.9997，其空白值低于0.030。但是對國產(chǎn)（國藥）過硫酸鉀進行提純后空白值低于0.030，相關(guān)系數(shù)達到0.9993。主要原因是不同廠家試劑的純度不同，空白時的光度數(shù)值也不同。

2.3.3.2存放時間的影響

在標本人03208在室溫下用5%的堿性過硫酸鉀消化1d，2d，3d，5d，7d（表3）。特別是03208總氮標本的實際價值：1.16 mg/ L± 0.15mg/ L， 1d，2d，3d后堿性過硫酸鉀的消解結(jié)果分別為1.18mg/ L，1.13mg/ L，1.06mg/ L，但5d，7d后堿性過硫酸鉀溶液的溶解量分別達到15%和20%，相對誤差超過了許可范圍。堿性硫酸鉀是一種氧化劑，不應與硫＼磷等還原性物質(zhì)混合使用。另外，過硫酸鉀容易吸收水分，放出氧氣，因此，要注意保存在干燥的試劑柜中，以免失去藥效。且過硫酸鉀溶液在15℃以下不能超過6d。過硫酸鉀應立即配用，保存時間不得過長或超過3d，否則，隨著保存時間的延長，空隙的吸收光度和相對誤差會增大。這是因為過硫酸鉀在室溫中慢慢地分解。溶液中大量存在氫氧根離子時，分解產(chǎn)生的氫離子迅速中和，并加快分解速度。

3 對策建議

（1）紫外法測定總氮的消耗試劑是堿性硫酸鉀，過硫酸鉀的純度值與氫氧化鈉中含氮量直接影響空白值的吸光度值，特別是對過硫酸鉀要求很高[1]。有些市面上過硫酸鉀與氫氧化鈉的氮含量與實際試劑中的氮含量存在差異，分析人員在挑選性價比較高的試劑方面存在諸多困難[2]。檢測人員在選擇過硫酸鉀時主要考慮國產(chǎn)提純后的試劑或者選擇進口默克試劑。

（2）總氮測定的實驗用水為無氨水，傳統(tǒng)制備氨水的方法比較復雜，隨著檢測條件的逐步提高，實驗室已采用純機制準備的純水直接作為實驗用水。純水機越精密，制造的過程越密封，就越不容易被氨、硝酸、酚等污染。總氮的測定結(jié)果與傳統(tǒng)方法制造的氨水測定結(jié)果沒有差別[3]。建議將新制純水作為氮總實驗用水，這樣不僅操作簡便，而且能提高工作效率。

（3）在同一間實驗室進行多個檢測項目時容易把藥劑或樣品中的含氮污染物混入實驗室，影響測定結(jié)果。因此，應該把硝酸鹽氮、氨氮、總氮等含氮檢測項目分開實驗室進行檢測。在清洗玻璃器皿時應用無氨水進行反復清洗，避免影響實際測量值的準確性及精密度。檢測完畢后將玻璃器皿清洗干凈后用鹽酸溶液酸封。

（4）在用紫外線方法檢測總氮過程中，需利用高壓滅菌器進行消解，但是在消解過程中一定用繩將布和塞子綁緊，避免標準系列濃度的比色管中揮發(fā)出氨氣，影響檢測結(jié)果，同時每次消解完成后需對高壓滅菌器進行清理，更換純水，避免給下次實驗帶來誤差，影響檢測結(jié)果。

4 結(jié)語

總氮作為判斷地下水、地表水等污染因素的重要指標之一，過硫酸鉀消解紫外分光光度法便于操作、設(shè)備比較普及，易于實現(xiàn)。但是在檢測過程易產(chǎn)生空白值、線性相關(guān)系數(shù)等不理想的問題。根據(jù)實際檢測過程中的經(jīng)驗，確定影響其結(jié)果準確性及空白值的一些因素，在實際檢測過程中應選用純度較高的過硫酸鉀試劑，可用新制得純水替代無氨水及實驗器皿無氨等，對保證總氮測定結(jié)果的準確性起到非常重要的作用。

參考文獻

[1]黃靜美.水質(zhì)分析中總氮測定的影響因素探討[J].環(huán)境科技，2015（06）：60-63.

[2]李秋波.水質(zhì)總氮測定的有關(guān)影響因素分析[J].分析儀器，2013（06）：119-121.

[3]周侶艷，徐偉，陳峰.紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮影響因素探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（12）：59-60.

收稿日期：2020-09-11

作者簡介：楊宏娟（1987-），女，蒙古族，碩士研究生，工程師，研究方向為水質(zhì)檢測方法開發(fā)及水質(zhì)污染物。