紫外分光光度法測(cè)定地表水中總氮

朱傳凱,朱涵靜

(1.河南省地質(zhì)局生態(tài)環(huán)境地質(zhì)服務(wù)中心,河南 鄭州 450053;2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司,河南 鄭州 450052)

隨著我國(guó)工、農(nóng)業(yè)新型生產(chǎn)技術(shù)工藝的快速發(fā)展以及用水量的增多,環(huán)境中污染物的種類與性質(zhì)變得更加復(fù)雜,而評(píng)估水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染程度的其中一個(gè)重要指標(biāo)就是總氮?？偟▉喯跛猁}氮、硝酸鹽氮、氨等無(wú)機(jī)氮和氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)胺等有機(jī)氮。測(cè)定水質(zhì)總氮的方法主要有：堿性過(guò)硫酸鉀紫外分光光度法、氣相分子吸收光譜法,也有將氨氮、硝酸根、亞硝酸根等分別測(cè)量,然后將結(jié)果累加作為總氮的測(cè)量結(jié)果等方法[1]。目前,因用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法檢測(cè)總氮具有快捷、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)單、不用加有害試劑等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)已被得到廣泛應(yīng)用。

本文利用堿性過(guò)硫酸鉀紫外分光光度法測(cè)定了地表水中的總氮,并分析了儀器、試劑純度、環(huán)境和消解方法等因素對(duì)測(cè)定總氮含量的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 設(shè)備與試劑

CARY60型美國(guó)安捷倫紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),10 mm石英比色皿,立式高壓蒸汽滅菌器,具塞磨口玻璃比色管,JA2003型電子天平。100 mg/L的硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,無(wú)氨水,堿性過(guò)硫酸鉀溶液,鹽酸溶液(1+9),硝酸鉀與過(guò)硫酸鉀,均是優(yōu)級(jí)純。

1.2 制備試樣

用硫酸溶液或者氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)試樣的pH值5～9,待測(cè)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

各量取一定體積的硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液分別移入25 mL的具塞磨口玻璃比色管里,加入超純水稀釋到10 mL,再分別把5 mL堿性過(guò)硫酸鉀溶液加入其中,把管塞塞緊,并且用紗布與繩線把管塞扎緊。把上述比色管放到高壓蒸汽滅菌器里,按照要求設(shè)置一定條件,待結(jié)束后冷卻、開(kāi)閥放氣,取出冷卻、搖勻。再把1 mL的鹽酸溶液分別加入其中,加入水稀釋到25 mL,蓋塞搖勻。制備成一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液,配制成6個(gè)含量系列。配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液的含量見(jiàn)表1。

表1 總氮含量

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

設(shè)置紫外分光光度計(jì)條件,使用10 mm的石英比色皿,用水作參比,自定義吸光度結(jié)果A=A220-2A275,即吸光度的值為樣品在波長(zhǎng)220 nm處的吸光度與樣品在波長(zhǎng)275 nm處的吸光度的2倍的差值,以總氮含量(以N計(jì))為橫坐標(biāo),相對(duì)應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)線性曲線。發(fā)現(xiàn)總氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線有很好的線性關(guān)系,其線性相關(guān)系數(shù)是0.999 5,在0.999以上。

1.5 樣品的測(cè)定

量取待檢測(cè)水樣10 mL至25 mL的具塞磨口玻璃比色管中,按照上述標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定步驟進(jìn)行檢測(cè),并用無(wú)氨水10 mL作為空白實(shí)驗(yàn),測(cè)定步驟與樣品一樣。若水樣中總氮含量過(guò)高,則需要減少水樣取樣量,加入無(wú)氨水稀釋到10 mL后再進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)用水的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用無(wú)氨水,否則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。無(wú)氨水的制備工藝是：在每升水中添加0.10 mL的濃硫酸進(jìn)行蒸餾,將餾出液收集于具塞玻璃容器中。為了檢驗(yàn)所用水是否能夠達(dá)到空白校正吸光度值的要求,本實(shí)驗(yàn)對(duì)超純水、新制備的去離子水、制備的無(wú)氨水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這幾種水雖然存在差異,但是影響較小,在該標(biāo)準(zhǔn)允許的誤差范圍內(nèi),能夠滿足該方法的實(shí)驗(yàn)用水要求。

2.2 所用試劑的影響

所用試劑的純度對(duì)紫外分光光度法測(cè)定總氮的結(jié)果有重大影響,尤其是氫氧化鈉和過(guò)硫酸鉀[2]。該方法要求氫氧化鈉和過(guò)硫酸鉀中的含氮小于0.000 5%,硝酸鉀是優(yōu)級(jí)純或者基準(zhǔn)試劑,并且硝酸鉀使用前在105～110 ℃下烘2 h,然后在干燥器中冷卻到室溫。但是,在實(shí)際做實(shí)驗(yàn)時(shí),空白實(shí)驗(yàn)值經(jīng)常較高,達(dá)不到空白實(shí)驗(yàn)校正吸光度要求,這一般都是所用試劑中的含氮量不滿足要求造成的。因此,有的需要對(duì)過(guò)硫酸鉀進(jìn)行凈化。

本實(shí)驗(yàn)室用新買(mǎi)的過(guò)硫酸鉀進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果符合空白實(shí)驗(yàn)吸光度要求。制備好的堿性過(guò)硫酸鉀溶液存放在聚乙烯瓶里,最多保存1周。配制堿性過(guò)硫酸鉀溶液時(shí),溫度太高會(huì)導(dǎo)致過(guò)硫酸鉀分解失效,所以需控制水浴溫度≤60 ℃,將冷卻至室溫后的氫氧化鈉溶液與過(guò)硫酸鉀溶液混合、定容[3]。按照需要檢測(cè)水樣數(shù)量,估算所需堿性過(guò)硫酸鉀溶液用量,現(xiàn)用現(xiàn)配,以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.3 所用器皿的影響

對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)時(shí),所選擇的容器器皿及滅菌器是否清潔也是影響測(cè)定結(jié)果的一個(gè)主要因素。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,所有用到的器皿都要清洗干凈,用硫酸或者鹽酸溶液浸泡,再用自來(lái)水沖洗,最后用無(wú)氨水沖洗數(shù)遍,做到?jīng)]有氮污染,以此最大限度地減小所用器皿對(duì)測(cè)定結(jié)果的誤差,增加測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 消解條件的影響

消解過(guò)程對(duì)總氮含量的測(cè)定至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)高壓蒸汽滅菌器的溫度和壓力設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格控制,定期對(duì)壓力表及橡膠圈的密封性能進(jìn)行檢查,避免漏風(fēng)減壓。消解時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響到堿性過(guò)硫酸鉀的分解程度,而分解堿性過(guò)硫酸鉀的程度對(duì)測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性有影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度設(shè)置在122 ℃,消解50 min時(shí),能夠完全消解。

2.5 加標(biāo)回收的測(cè)定

將0.50 mL的硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液加入到要測(cè)的地表水樣中,按照設(shè)置條件測(cè)定6次,水樣測(cè)定數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水樣測(cè)定數(shù)據(jù)

由表2可知,該水樣中總氮的加標(biāo)回收率100%,在90%～110%內(nèi),檢測(cè)結(jié)果滿足要求。

3 結(jié)論

利用紫外分光光度法測(cè)定了地表水中的總氮,測(cè)定的加標(biāo)回收率范圍符合規(guī)定;該方法操作快捷簡(jiǎn)便,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程相對(duì)比較綠色環(huán)保,非常適合推廣應(yīng)用到測(cè)定水樣中總氮的方法中。