水質(zhì)監(jiān)測中影響總氮空白吸光度的因素研究

裴松松，李紀(jì)紅

（莒縣環(huán)境監(jiān)測站，山東 日照 276500）

湖泊和水庫中排入大量生活污水、農(nóng)田廢水或含氮工業(yè)廢水，會造成其氮磷類物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，微生物大量繁殖，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化。因此，水質(zhì)總氮含量是衡量湖泊和水庫水質(zhì)良好與否的重要指標(biāo)。當(dāng)前，《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636—2012）是我國測定水中總氮的一種普遍方法[1]。該總氮測定方法比較穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)與實(shí)驗(yàn)室間誤差均比較小，但空白吸光度過高一直是影響其分析結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。因此，在水質(zhì)總氮測定過程中，控制空白吸光度意義重大，按上述標(biāo)準(zhǔn)，空白吸光度控制在0.030 內(nèi)為宜[2]。影響水質(zhì)監(jiān)測中總氮空白試驗(yàn)吸光度的因素眾多。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從試驗(yàn)用水、試劑純度、試驗(yàn)器皿、樣品消解與后處理、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等方面對總氮空白吸光度的影響因素進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)提出降低總氮空白吸光度的方法，以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)踐[3]。

1 試驗(yàn)方法

《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636—2012）明確了總氮的測定方法。在118～126 ℃堿性介質(zhì)環(huán)境下，采用過硫酸鉀將試樣中的大部分氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽、有機(jī)氮化合物）氧化成硝酸鹽。分別在波長220 nm 和275 nm處測定吸光度，并計(jì)算出校正吸光度，最終得出水樣的總氮濃度。

2 儀器及試劑

2.1 主要儀器

一是UV-1800SPC 雙光束紫外可見分光光度計(jì)，配光程10 mm 的石英比色皿，購自美析（中國）儀器有限公司；二是BXM-85VF 立式壓力蒸汽滅菌器，購自上海博迅醫(yī)療生物儀器股份公司；三是容量25 mL的具塞比色管，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2.2 主要試劑

水、堿性過硫酸鉀溶液、鹽酸溶液等均由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

3 影響總氮空白吸光度的因素分析

3.1 試驗(yàn)用水

《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636—2012）要求使用無氨水作為試驗(yàn)用水?，F(xiàn)用蒸餾水、去離子水和無氨水分別做試驗(yàn)用水進(jìn)行空白比對試驗(yàn)，平行測定5 次[4]，結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)用水對空白吸光度的影響

由此可見，在日常監(jiān)測中，三種水對空白吸光度的影響差別不大，但空白吸光度不得小于0.030，因此不選用蒸餾水，去離子水和無氨水均能滿足要求?？紤]到實(shí)際工作的可操作性，日常檢測選用去離子水作為試驗(yàn)用水[5]，去離子水電阻率為18.2 MΩ·cm。

3.2 試劑純度

試劑在水質(zhì)檢測分析中極其重要，必須符合一定的質(zhì)量要求，達(dá)到一定純度，否則會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[6]?？偘睖y定時(shí)采用不同純度的過硫酸鉀（分析純和優(yōu)級純）分別進(jìn)行5 次空白試驗(yàn)，測定結(jié)果如表2所示。

表2 不同純度的過硫酸鉀對空白吸光度的影響

由表2可知，不同純度的過硫酸鉀對空白吸光度的影響十分明顯。過硫酸鉀（優(yōu)級純）的空白吸光度較低，且小于0.030。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水中總氮測定時(shí)，應(yīng)盡量采用過硫酸鉀（優(yōu)級純）試劑，且對新購的過硫酸鉀試劑進(jìn)行空白試驗(yàn)。

3.3 試驗(yàn)器皿

總氨測定中，試驗(yàn)用的比色管、燒杯、量筒、比色皿等玻璃器血的潔凈程度對空白吸光度的測定有一定影響。試驗(yàn)分兩組，每組平行測定5 次。第一組將所有玻璃器皿浸泡在鹽酸（體積比1 ∶9）中12 h，以去除干擾。第二組所有玻璃器皿先用硫酸（體積比1 ∶3）浸泡蕩洗10 min，后用鹽酸-乙醇（體積比1 ∶2）溶液浸泡10 min，再用超聲波清洗機(jī)洗滌，以去除油污或可溶于該溶劑的有機(jī)物，測定結(jié)果如表3所示。

表3 不同器皿預(yù)處理方法對空白吸光度的影響

表3數(shù)據(jù)顯示，作為兩種不同的玻璃器皿預(yù)處理方式，鹽酸浸泡和硫酸浸泡均可滿足空白吸光度要求，硫酸浸泡效果略好于鹽酸浸泡?？紤]到試驗(yàn)安全性，采用鹽酸浸泡處理玻璃器皿。

3.4 樣品消解

水樣消解過程中，壓力、溫度、時(shí)間等因素都能直接影響其空白吸光度。壓力不足108 kPa，會導(dǎo)致過硫酸鉀分解不完全，使空白吸光度偏高。消解溫度需要控制在118～126 ℃，若消解溫度過低，則有可能造成氧化過程不完全，從而導(dǎo)致空白吸光度偏低，若消解溫度過高，則容易造成過硫酸鉀分解速度加快，從而導(dǎo)致空白吸光度偏高[7-10]。壓力為108 kPa，溫度為120 ℃時(shí)，水樣分別消解20 min、25 min、30 min、35 min、40 min 和45 min，測定結(jié)果如表4所示。

表4 水樣消解時(shí)間的長短對空白吸光度的影響

由表4可見，隨著消解時(shí)間的增加，空白吸光度逐步下降，而30 min 是過硫酸鉀分解是否完全的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以樣品要在一定壓力和溫度的條件下消解超過30 min，以消除對測定結(jié)果的影響[11-13]。在壓力108 kPa，溫度120 ℃的條件下，要至少消解30 min。

3.5 樣品后處理

總氮測定中，消解后的水樣是否加入1 mL 鹽酸（體積比1 ∶9）對空白吸光度有較大影響。分別消解兩組樣品，每組有5 個(gè)平行樣，一組消解后加鹽酸，一組不加，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 水樣消解后是否加入鹽酸對空白吸光度的影響

水樣消解后，剩余的NaOH 與空氣中的CO2反應(yīng)，溶液中CO32-的濃度增加，使得波長增加，加入鹽酸（體積比1 ∶9）可以有效降低干擾。此濃度的鹽酸對空白吸光度無明顯的影響，因此消解后加入1 mL 鹽酸（體積比1 ∶9）可以有效降低空白吸光度。

3.6 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

本次試驗(yàn)測定對象是水質(zhì)總氨，應(yīng)該在無氨環(huán)境中進(jìn)行。試驗(yàn)期間，本實(shí)驗(yàn)室禁止開展涉及氨水、硝酸及其他氨鹽類試劑的試驗(yàn)項(xiàng)目，防止氨水、硝酸及其他氨鹽類試劑經(jīng)揮發(fā)后溶解在本次試驗(yàn)的水樣中，造成測定結(jié)果偏高[14-16]。

4 結(jié)論

試驗(yàn)表明，可選用去離子水作為試驗(yàn)用水，選用過硫酸鉀（優(yōu)級純）作為消解劑，選用鹽酸浸泡處理玻璃器皿；壓力為108 kPa，溫度為120 ℃時(shí)，控制消解時(shí)間至少30 min，消解后加入1 mL 鹽酸（體積比1 ∶9）去除過量NaOH 的干擾；試驗(yàn)測定對象是水質(zhì)總氨，必須在無氨環(huán)境中進(jìn)行。這樣就能有效地降低總氮空白吸光度，將水質(zhì)監(jiān)測中總氮空白吸光度控制在0.030 以內(nèi)，達(dá)到檢測分析要求。