鉬酸銨分光光度法測定水中總磷的影響因素研究

林劍偉

（莆田市環(huán)境監(jiān)測站，福建 莆田 351100）

改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，同時生態(tài)環(huán)境污染事件頻繁發(fā)生。磷是生物生長和發(fā)育必不可少的元素之一，但水環(huán)境的磷含量不斷累積，會造成藻類植物過度生長繁殖，引發(fā)水體富營養(yǎng)化，嚴重時會出現(xiàn)水華、赤潮等現(xiàn)象?？偭祝═P）是水樣消解后將各種形態(tài)的磷都轉(zhuǎn)換成正磷酸鹽的測定結(jié)果，以每升水樣含磷的毫克數(shù)計量。因此，如何快速有效地測定出水中總磷濃度是了解水體富營養(yǎng)化水平的關(guān)鍵。根據(jù)《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989），本文采用鉬酸銨分光光度法測定水中總磷，通過改變過硫酸鉀添加量、消解時間、顯色溫度以及顯色時間對該方法進行優(yōu)化，實現(xiàn)水中總磷的快速測定。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究以總磷的低、中、高濃度標準樣品及東圳水庫水樣作為試驗材料，采用鉬酸銨分光光度法對水中總磷進行測定。

1.2 正交試驗設計

選取5 個會對測定結(jié)果產(chǎn)生影響的因素（硫酸鉀添加量、消解時間、顯色溫度、顯色時間和空列），每個因素取4 個水平，建立五因素四水平的L(4)正交模型，分別對低濃度、中濃度、高濃度的標準樣品進行測定，正交試驗設計如表1所示。本研究采用標準樣品作為試驗材料，無其他因素干擾，所以可直接采用吸光度作為評判標準，再對正交試驗中的各個因素進行單獨分析，選出最優(yōu)條件。

表1 正交試驗設計

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗結(jié)果及最優(yōu)條件選擇

2.1.1 過硫酸鉀添加量對測定結(jié)果的影響

添加不同數(shù)量的過硫酸鉀對樣品進行消解，會對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。結(jié)果表明，隨著過硫酸鉀的增加，分別測定低、中、高濃度樣品時，吸光度均先增大后減小，如圖1所示。當添加4 mL 過硫酸鉀溶液時，水中的磷與過硫酸鉀完全反應，使吸光度達到最大值。因此，測定水中總磷時只需要加入4 mL過硫酸鉀溶液即可消解完全，過硫酸鉀添加量不足或者過量，會出現(xiàn)反應不完全或多余過硫酸鉀干擾測定的現(xiàn)象，導致測定結(jié)果偏低。

圖1 不同過硫酸鉀添加量對低、中、高濃度樣品測定結(jié)果的影響

2.1.2 消解時間對測定結(jié)果的影響

消解時間長短會對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，如圖2所示。結(jié)果表明，隨著消解時間的增長，測定低濃度樣品時，吸光度先趨于平穩(wěn)而后減小；測定中濃度樣品時，吸光度先增加再趨于平穩(wěn)最后減?。粶y定高濃度樣品時，吸光度先增加到一個峰值后減小。測定低濃度樣品時，消解時間為15～30 min 的吸光度穩(wěn)定在最大值，再繼續(xù)消解，吸光度反而減小。測定中濃度樣品時，當消解時間為15～30 min 時，吸光度一直增大；到45 min 時，吸光度趨于平穩(wěn)；再繼續(xù)消解，吸光度反而減小。測定高濃度樣品時，消解時間為30 min 時，吸光度達到最大值；再繼續(xù)消解，吸光度反而減小。因此，測定水中總磷時只需要經(jīng)過30 min 即可消解完全，過長的消解時間反而不利于樣品的穩(wěn)定。

圖2 不同消解時間對低、中、高濃度樣品測定結(jié)果的影響

2.1.3 顯色溫度對測定結(jié)果的影響

在不同的溫度下進行顯色反應，會對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。結(jié)果表明，隨著顯色溫度的上升，測定低濃度樣品時，吸光度先上升達到峰值后減小；測定中、高濃度樣品時，吸光度均先上升到達峰值再趨于平穩(wěn)而后減小。測定低濃度樣品時，低溫時顯色緩慢，在25 ℃時完全顯色，達到峰值；而測定中、高濃度樣品時，在15 ℃時即可完全顯色，達到峰值，在15～25 ℃下，顯色趨于平穩(wěn)，顯色溫度再升高時，吸光度反而減小。因此，測定水中總磷時在25 ℃下即可顯色完全，過高或者過低的溫度反而不利于樣品的顯色反應，測定結(jié)果偏低。

2.1.4 顯色時間對測定結(jié)果的影響

顯色時間長短會對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。結(jié)果表明，隨著顯色時間的增長，分別測定低、中、高濃度樣品時，吸光度均先增大后又減小。分別測定低、中、高濃度樣品，顯色時間為15 min 時，三者均能完全顯色，吸光度達到峰值；再繼續(xù)顯色下去，吸光度反而呈現(xiàn)下降趨勢。因此，測定水中總磷時顯色反應15 min 即可顯色完全。

2.1.5 最優(yōu)條件

綜合以上結(jié)果分析可得，選擇4 mL 的過硫酸鉀添加量、30 min 的消解時間、25 ℃的顯色溫度和15 min 的顯色時間作為最優(yōu)條件，均可滿足不同濃度的水中總磷的測定。

2.2 質(zhì)控分析

選擇以上最優(yōu)條件，按照《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989）的步驟繪制工作曲線，并進行方法檢出限、精密度和準確度等質(zhì)控分析。首先，配制濃度0.04 mg/L 的總磷溶液，進行7 次平行測定，求得檢出限，7 次平行測定值分別為0.038 mg/L、0.042 mg/L、0.039 mg/L、0.043 mg/L、0.042 mg/L、0.042 mg/L 和0.039 mg/L，檢出限為0.006 2 mg/L；取濃度0.348±0.015 mg/L 的總磷標樣，進行7 次平行測定，求得精密度，7 次平行測定值分別為0.344 mg/L、0.342 mg/L、0.345 mg/L、0.346 mg/L、0.342 mg/L、0.344 mg/L 和0.345 mg/L，精密度為0.4%；取濃度0.223±0.013 mg/L 的總磷標樣，對東圳水庫水樣進行加標，加標量為27.9 μg，分別測定3 次取均值，求得加標回收率，結(jié)果如表2所示，加標回收率為97.4%。

表2 加標回收分析

在最優(yōu)條件下，繪制的工作曲線為=0.031 9-0.003 2（為吸光度，為磷含量），相關(guān)系數(shù)為0.999 8，吸光度與磷含量成正比，符合試驗要求。總磷檢出限為0.006 2 mg/L，低于《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989）的限值（0.01 mg/L）；精密度為0.4%，低于水質(zhì)監(jiān)測實驗室質(zhì)量控制指標（25%），精密度良好，滿足質(zhì)控要求；總磷加標回收率為97.4%，低于水質(zhì)監(jiān)測實驗室質(zhì)量控制指標（85%～115%），準確度良好，滿足質(zhì)控要求。

3 結(jié)論

水中總磷的測定有多種方法，其中，鉬酸銨分光光度法具有價格低廉、操作簡單、使用方便等優(yōu)點，應用最為廣泛。在測定過程中，應充分考慮影響測定結(jié)果的各個因素，以正交試驗為基礎，利用低、中、高濃度的標準樣品，分析過硫酸鉀添加量、消解時間、顯色溫度和顯色時間等因素對測定結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明，添加4 mL 過硫酸鉀溶液消解樣品30 min，并在25 ℃溫度下顯色15 min 為最優(yōu)條件，能滿足水中不同濃度總磷的測定要求。質(zhì)控分析表明，在最優(yōu)條件下，該方法檢出限為0.006 2 mg/L，精密度為0.4%，準確度為97.4%，均符合水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量控制指標體系的國家測定要求，該方法可作為水中總磷的測定方法。