三種檢測水中硝酸鹽氮方法的比較研究

殷哨飛

(安徽省阜陽水文水資源局，安徽 阜陽 236000)

水中硝酸鹽氮是含氮有機物氧化分解的最終產(chǎn)物，進入人體后會被轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽氮，進而對人體造成缺氧、癌變、畸形等危害[1]，因此檢測水中硝酸鹽氮具有十分重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)日新月異，硝酸鹽氮的檢測方法越來越多樣化，目前化驗室常用的檢測方法有3種，分別為紫外分光光度法[2]、離子色譜法[3]和氣相分子吸收光譜法[4-5]。本文通過對比以上3種方法的原理、檢測步驟、測定結(jié)果等，分析3種檢測方法的優(yōu)劣，為水中硝酸鹽氮檢測方法的選擇提供參考。

1 實驗部分

1.1 方法原理

《硝酸鹽氮的測定 紫外分光光度法》(SL 84—1994)是利用硝酸根離子僅在220.0nm波長處有特征吸收而進行的定量測定，而水中溶解的有機物在220.0nm和275.0nm波長處均有吸收，所以需要對275.0nm的吸光度再次進行測量，以校正硝酸鹽氮的值。另外還需對水樣的色度和濁度進行處理，進一步消除水中雜質(zhì)對硝酸鹽氮的干擾。

《水質(zhì) 硝酸鹽氮的測定 氣相分子吸收光譜法》(HJ/T 198—2005)是在2.5mol/L鹽酸介質(zhì)中，于(70±2)℃下，利用三氯化鈦將硝酸鹽還原分解成NO，再用載氣將生成的NO載入氣相分子吸收光譜儀的吸光管中，在214.4nm波長處測得的吸光度與硝酸鹽氮濃度遵守比爾定律。在檢測水樣前需對水樣中的亞硝酸根離子以及有機物進行處理，以減少對硝酸鹽氮的干擾。

1.2 儀器與試劑

實驗所需的儀器和試劑見表1。

表1 3種方法所需的儀器和試劑

1.3 實驗步驟

紫外分光光度法：量取200.0mL水樣于錐形瓶中，加入2.0mL硫酸鋅溶液，在攪拌下滴加氫氧化鈉溶液至pH=7，待絮凝膠團下沉后，吸取上清液注入吸附樹脂柱中，以每秒1～2滴的速度流出柱子。截取50.0mL中間段樣品放入比色管中，加入1.0mL鹽酸溶液和0.1mL氨基磺酸溶液，以50.0mL去離子水加入1.0mL鹽酸溶液和0.1mL氨基磺酸溶液做參比，使用1cm石英比色皿測定水樣在220.0nm和275.0nm波長處的吸光度。按照水樣測定相同步驟測量系列濃度硝酸鹽氮標準溶液的吸光度，繪制標準曲線，并計算水樣的濃度。

離子色譜法：將配置好的淋洗液和硫酸溶液倒入儀器的試劑瓶中，將標準溶液中間液和水樣放置于自動進樣器上，開機待離子色譜儀基線走穩(wěn)后，設(shè)置好運行方法及樣品信息，直接進樣即可。根據(jù)系列濃度硝酸根標準溶液的保留時間和峰面積，建立標準曲線，并計算水樣中硝酸鹽氮的濃度。

氣相分子吸收光譜法：將配置好的鹽酸溶液和三氯化鈦溶液倒入儀器的試劑瓶中，標準溶液中間液和水樣放置于自動進樣器，打開載氣并調(diào)節(jié)輸出壓力，再運行儀器，在對儀器進行水洗和試劑潤洗后，取適量樣品于進樣管中，滴加2滴氨基磺酸溶液，按照設(shè)置好的分析方法和試樣信息對樣品進行測定。根據(jù)系列濃度硝酸鹽氮標準溶液的吸光度，建立標準曲線，并計算水樣中硝酸鹽氮的濃度。

2 結(jié)果分析

2.1 標準曲線

分別按照3種方法的實驗步驟測得的標準曲線回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表2。由表2可知，紫外分光光度法、離子色譜法和氣相分子吸收光譜法的標準曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.999，3種方法的回歸方程均具有良好的線性關(guān)系。

表2 標準曲線回歸方程和相關(guān)系數(shù)

2.2 精密度

2021年9月2日對蒙城縣常興鎮(zhèn)茨淮新河大橋、阜陽市二水廠取水口和阜陽市三水廠取水口進行取樣，分別使用紫外分光光度法、離子色譜法和氣相分子吸收光譜法對3個水源地的實際水樣進行6次平行測定，測定結(jié)果見表3。由表3可知，3種方法的相對標準偏差范圍分別在1.1%～1.8%、0.2%～0.4%和1.2%～1.6%之間，均能滿足水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范的精密度要求，其中離子色譜法的精密度相對最高。

表3 精密度測定結(jié)果

2.3 準確度

2.3.1 硝酸鹽氮標準物質(zhì)的測定

使用紫外分光光度法、離子色譜法和氣相分子吸收光譜法對標準值為(0.890±0.039)mg/L的硝酸鹽氮標準物質(zhì)進行6次平行測定，測定結(jié)果見表4。由表4可知，3種方法的相對誤差范圍分別在-1.24%～0.79%、-1.35%～-0.90%、-0.34%～2.02%之間，均符合相對誤差的質(zhì)控要求。

表4 硝酸鹽氮標準物質(zhì)的測定結(jié)果

2.3.2 實際水樣加標回收率的測定

分別運用紫外分光光度法、離子色譜法、氣相分子吸收光譜法對常興鎮(zhèn)茨淮新河大橋、阜陽市二水廠取水口和阜陽市三水廠取水口的實際水樣進行加標測定[取1.0mL的硝酸鹽氮標準溶液(100mg/L)與實際水樣共100mL]，測定結(jié)果見表5。由表5可知，3種方法的加標回收率分別為98.2%～103.2%、96.4%～98.2%和102.2%～104.3%，均符合硝酸鹽氮加標回收率的質(zhì)控要求。

表5 實際水樣加標回收率的測定結(jié)果

3 結(jié) 論

3種測量硝酸鹽氮的方法在原理上有所不同，紫外分光光度法是直接測量硝酸鹽氮在特定波長處的吸光度來進行定量；離子色譜法是利用陰離子色譜柱將水樣中的各種陰離子進行分離，再根據(jù)硝酸根離子的保留時間和峰面積進行定量；氣相分子吸收光譜法則是先將硝酸鹽還原成NO，用載氣將NO載入吸光管中，再測定NO在特定波長處的吸光度來定量。其中離子色譜法因需要將樣品中的多種陰離子全部分離，故分離測定的時間相較另外兩種方法更長，單個樣品的分離測定時間約為20min，但可以同時測定多種陰離子的含量。

在檢測操作方面，紫外分光光度法對于檢測人員的操作要求較低，儀器的使用較為簡便，檢測速度快，但受到水中眾多雜質(zhì)的干擾需要進行絮凝沉淀、樹脂吸附等樣品前處理操作，因而處理步驟比較煩瑣，所需的人力較多。離子色譜法所用試劑的種類和用量最少，儀器配備了過濾裝置、預(yù)處理裝置、自動進樣器和自動稀釋裝置，可以對水樣進行前處理，并能夠自動進樣和自動配置標準曲線，大大地節(jié)省了檢測的人力，安全性高，但對儀器的使用要求較高，需要對儀器操作人員進行專業(yè)培訓(xùn)，同時所用的儀器配件費用相對另外兩種方法更高，單個水樣的檢測時間較長，不適合大批量的緊急檢測工作。氣相分子吸收光譜法所用儀器與紫外分光光度法相近，儀器的使用相對簡單，且配備了自動進樣器和自動稀釋裝置，所以能夠節(jié)省一定的檢測人力，但試劑用量較大，并需要用到載氣，所需費用較紫外分光光度法有所增加。

在測定結(jié)果方面，紫外分光光度法、離子色譜法和氣相分子吸收光譜法的標準曲線相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，精密度分別為1.1%～1.8%、0.2%～0.4%、1.2%～1.6%，加標回收率分別為98.2%～103.2%、96.4%～98.2%、102.2%～104.3%，測定的標準物質(zhì)濃度均在其標準范圍內(nèi)，其中離子色譜法的穩(wěn)定性較另外兩種方法更好。

綜上所述，紫外分光光度法、離子色譜法和氣相分子吸收光譜法在檢測結(jié)果上均能滿足硝酸鹽氮的檢測要求，但在檢測原理和操作方面各有優(yōu)劣，檢測人員可根據(jù)自身的實際工作需要選擇合適的檢測方法。