鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷的主要影響因素研究

辛建珍

（清遠(yuǎn)市清環(huán)檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

在天然水與廢水中，磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分別為正磷酸鹽、縮合磷酸鹽（焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和多磷酸鹽）和有機(jī)結(jié)合的磷（磷脂等），它們存在于溶液中、腐殖質(zhì)粒子中或水生生物中[1]。合成洗滌劑、冶煉、化肥等行業(yè)的工業(yè)廢水、生活污水中常含有較大量的磷。一般來(lái)說(shuō)，在天然水體中，磷酸鹽含量反而不高。磷作為生物生長(zhǎng)的必需元素，有著不可或缺的作用。但水體中磷含量大于0.2 mg/L，易導(dǎo)致藻類過(guò)度繁殖而出現(xiàn)不利于水體的情況（如富營(yíng)養(yǎng)化），從而導(dǎo)致水質(zhì)變壞。磷作為評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，準(zhǔn)確了解其含量，對(duì)水環(huán)境治理起到積極的技術(shù)支持作用[1]。

1 試驗(yàn)原理和步驟

1.1 試驗(yàn)原理

通常，按水中磷存在的形式，分別測(cè)定溶解性正磷酸鹽、總?cè)芙庑粤缀涂偭祝ㄓ袡C(jī)磷和無(wú)機(jī)磷）[1]。在堿性過(guò)硫酸鉀消解條件下，本次試驗(yàn)探索鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷的主要影響因子。首先，在中性條件下，用堿性過(guò)硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。然后，在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，其立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物[2]。在特定波長(zhǎng)下，結(jié)合顯色反應(yīng)，測(cè)定吸光度，并做校準(zhǔn)曲線，從而得出磷含量。

1.2 試驗(yàn)藥品與儀器

試驗(yàn)藥品有硫酸（優(yōu)級(jí)純）、氫氧化鈉（優(yōu)級(jí)純）、過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀和磷標(biāo)準(zhǔn)使用液。所用試劑均為市售合格試劑。所用純水均為合格純水。主要試驗(yàn)儀器有配備比色皿（光程30 mm）的可見(jiàn)分光光度計(jì)、立式壓力蒸汽滅菌器、具塞磨口玻璃比色管（容量50 mL）。所用儀器均已進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)、計(jì)量校準(zhǔn)或計(jì)量檢定。

1.3 試驗(yàn)步驟與方法

取7 支50 mL 具塞磨口比色管，分別加入0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL 磷標(biāo)準(zhǔn)使用液（濃度2.0 mg/L），加水至25 mL，沿比色管壁向試樣中加入4 mL 過(guò)硫酸鉀溶液，蓋上塞子，用一小塊紗布和線將玻璃塞扎緊，放在大燒杯中置于立式壓力蒸汽滅菌器中加熱（檢查氣密性，設(shè)置立式壓力蒸汽滅菌器各項(xiàng)參數(shù)：壓力108 kPa，溫度121 ℃，加熱時(shí)間30 min）。高溫消解完成后，待壓力表的示值為零，取出比色管放冷。

向各份試樣加水稀釋至標(biāo)線50 mL，分別加入1 mL抗壞血酸溶液（濃度100 mg/L），混合均勻，30 s 后加入2 mL 酸性鉬酸鹽溶液，混合均勻后室溫下放置。放置15 min 后，在700 nm 波長(zhǎng)處，使用30 mm 比色皿，用純水做參比，測(cè)定各試樣吸光度，繪制校準(zhǔn)曲線（需要扣除空白試驗(yàn)的吸光度），見(jiàn)表1，工作曲線y=0.0270x+0.0084，r=0.9996。

表1 總磷校準(zhǔn)曲線結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 空白測(cè)定值的影響因素

《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989）在質(zhì)量保證和質(zhì)量控制中沒(méi)有明確提出對(duì)空白吸光度的要求，參照《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)任務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書（試行）》要求，空白吸光度應(yīng)控制在0.007 以下[3]。不同批次的硫酸對(duì)空白吸光度影響大[4]，在本次鉬酸銨分光光度法測(cè)定總磷的試驗(yàn)中，使用的氫氧化鈉、硫酸均為市售有證，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格的試劑（均為優(yōu)級(jí)純）。這里僅對(duì)過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀4 種藥品進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。選取3 家市售不同廠家生產(chǎn)的過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸，2 家市售不同廠家的鉬酸銨、酒石酸銻鉀進(jìn)行空白吸光度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同廠家試劑條件下總磷的空白吸光度

從試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于不同廠家生產(chǎn)的過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸，即使是市售合格的試劑，由于試劑的質(zhì)量不同，純度不同，空白吸光度的值存在較大的差異。對(duì)于不同廠家生產(chǎn)的鉬酸銨、酒石酸銻鉀，只要是市售合格的，對(duì)空白吸光度的影響都不大。因此，鉬酸銨分光光度法所用的過(guò)硫酸鉀和抗壞血酸都應(yīng)進(jìn)行空白吸光度檢驗(yàn)，符合要求后才可用于試驗(yàn)，以降低空白過(guò)高對(duì)總磷測(cè)定的影響。

2.2 顯色時(shí)間和顯色溫度的影響

鉬酸銨分光光度法中，顯色反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)備注說(shuō)明，若顯色時(shí)室溫低于13 ℃，可在20～30 ℃水浴上顯色15 min[2]。這表明不同顯色溫度、不同顯色時(shí)間對(duì)吸光度是有影響的。為了分析室溫不同、時(shí)間不同對(duì)總磷顯色反應(yīng)的影響程度，根據(jù)清遠(yuǎn)市天氣狀況，選擇在冬季適宜溫度下進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，其中，磷標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度為5.00 mg/L。

表3 不同顯色溫度與顯示時(shí)間對(duì)總磷含量的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度為13～20 ℃時(shí)，顯色時(shí)間20 min的試驗(yàn)數(shù)據(jù)較接近配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液真值；溫度為20～30 ℃時(shí)，顯色時(shí)間15 min 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)較接近配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液真值。由此可知，不同溫度下不同的顯色時(shí)間都會(huì)影響試樣檢測(cè)結(jié)果。如果顯色時(shí)間不充足，總磷和試劑的化學(xué)反應(yīng)不完全，顏色沒(méi)有充分顯示出來(lái)，就會(huì)影響分光光度計(jì)波長(zhǎng)的吸收，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏低；顯色時(shí)間太長(zhǎng)，空氣氧化分解試驗(yàn)反應(yīng)后的物質(zhì)，物質(zhì)揮發(fā)也會(huì)對(duì)反應(yīng)最終顯色產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏低。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，總磷檢測(cè)所需的試驗(yàn)環(huán)境、溫度以及其他試驗(yàn)條件應(yīng)滿足試驗(yàn)要求。

2.3 玻璃器皿的潔凈程度和儀器要求

試驗(yàn)中，比色管、比色皿等玻璃器皿新啟用前不清洗，或者多次使用后只用清水沖洗，易導(dǎo)致空白值過(guò)大[5]，更容易出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線異常點(diǎn)。而玻璃器皿用鹽酸（濃度10%）浸泡清洗后，標(biāo)準(zhǔn)曲線點(diǎn)出現(xiàn)異常的現(xiàn)象大大減少。立式壓力蒸汽滅菌器應(yīng)定時(shí)清洗，其壓力表應(yīng)定期檢定，要定期檢查滅菌器橡膠密封圈密封情況，避免因漏氣減壓導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差。

3 結(jié)論

鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷時(shí)，影響檢測(cè)結(jié)果的因素主要有空白測(cè)定、試劑質(zhì)量、顯色水溫和顯色時(shí)間。為了達(dá)到質(zhì)量控制要求，要嚴(yán)格把握影響總磷檢測(cè)結(jié)果的因素。一是要使用驗(yàn)收合格的試劑。鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷，鉬酸銨、酒石酸銻鉀只要是市售合格的試劑，均可使用。對(duì)于過(guò)硫酸鉀和抗壞血酸，不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量不同，純度不同，會(huì)影響空白吸光度，容易對(duì)低濃度樣品的檢測(cè)造成較大影響。過(guò)硫酸鉀溶液配制過(guò)程中，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)硫酸鉀分解失效，因此配制時(shí)應(yīng)控制水浴溫度在60 ℃以下[2]。二是應(yīng)保證整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程使用潔凈的玻璃器皿。玻璃器皿應(yīng)使用鹽酸溶液浸泡后清洗，若沒(méi)有清洗干凈而殘留污垢，易對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。三是控制好顯色反應(yīng)的溫度和時(shí)間。不同溫度和時(shí)間條件下，顯色反應(yīng)吸光度存在較大的差異。從本次研究可知，總磷檢測(cè)中，影響因素涉及人員、儀器、物料、環(huán)境等方面。人員要持證上崗，儀器要符合計(jì)量要求，物料必須合格。應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求操作，采取有效的控制措施，彌補(bǔ)漏洞，保證總磷測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而為水質(zhì)改善提供有效數(shù)據(jù)支撐。