地表水中聯(lián)合測定總氮總磷的可行性研究

樸英華

(吉林省和龍市環(huán)境監(jiān)測站 吉林和龍 133500)

總磷、總氮是評價(jià)水質(zhì)富營養(yǎng)化程度的重要因素。一般氮、磷均以各種離子態(tài)與結(jié)合態(tài)形式存在于水體中，總磷、總氮含量過高，會導(dǎo)致水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化、含氧量降低，水質(zhì)惡化，魚類與水生生物大量死亡，甚至影響水生態(tài)平衡。因此，定期測定水中總氮、總磷的含量，對監(jiān)測地方水環(huán)境尤為重要。而且，實(shí)驗(yàn)室測定水質(zhì)污染程度，會要求同時(shí)測定水體中的總氮和總磷[1]。

目前為止，實(shí)驗(yàn)室在用的總氮（TN）和總磷（TP）的測定方法是用過硫酸鉀氧化劑，在高溫高壓條件下消解，紫外分光光度法測定。測定中要經(jīng)過過硫酸鉀氧化，還要單獨(dú)進(jìn)行消解、冷卻、比色，用時(shí)較長、過程比較煩瑣[2]，且分別測定兩個(gè)項(xiàng)目耗時(shí)耗力。采用同一消解液，選擇合適的溫度和時(shí)間同時(shí)進(jìn)行消解，并連續(xù)測定水中的總氮和總磷能夠縮短消解等待的時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)以過硫酸鉀作為氧化劑，對總氮、總磷兩種樣品，同時(shí)進(jìn)行消解，并從校準(zhǔn)曲線、消解效率、精密度、準(zhǔn)確度分析等方面，驗(yàn)證總磷和總氮聯(lián)合進(jìn)行消解的可行性。

1 方法原理

國標(biāo)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）[1]、《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）[2]，測定水中總氮、總磷含量的基本原理為通過分別加入堿性過硫酸鉀溶液和中性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮、含磷化合物全部轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和正磷酸鹽后進(jìn)行。

采用堿性過硫酸鉀消解法測定水中的總氮、總磷，其原理是在120～124 ℃的堿性條件下，過硫酸鉀做氧化劑，在不斷攪拌下，產(chǎn)生的氧可將水體中的氨氮、亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，用紫外分光光度法測定水中的總氮[3-4]。

總磷的測定原理是在中性條件下，利用過硫酸根將水樣中所有含磷化合物全部轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，生成磷鉬雜多酸后，在銻鹽存在下被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物，于700 nm測得吸光度。

過硫酸鹽氧化法聯(lián)合測定總磷總氮，是兩者在相同溫度和壓力下同時(shí)進(jìn)行消解，一次測定水體中的總磷和總氮，在一定程度上省時(shí)省力又能降低成本，能夠便捷快速高效[5-6]。

2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

高壓蒸汽滅菌鍋、紫外-可見分光光度計(jì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑

堿性過硫酸鉀溶液：稱取50 g 過硫酸鉀試劑，溶于600 mL 左右水中，再取固體NaOH 溶于300 mL 水中。NaOH 溶液冷卻完畢，將兩種溶液混合并準(zhǔn)確定容至1 000 mL，置于聚乙烯瓶中冷藏保存。該樣品使用期為一周。

抗壞血酸溶液：稱取10 g 抗壞血酸，溶于100 mL水中，棕色玻璃瓶，在0～4 ℃下避光保存。顏色變黃就棄后重配。

鉬酸鹽混合溶液：準(zhǔn)確稱取0.35 g酒石酸銻鉀，溶于100 mL 水中，另稱取13 g 鉬酸銨溶于100 mL 水中。在不斷攪拌下將鉬酸銨溶液緩緩倒入300 mL（1+1）硫酸溶液中充分搖勻，再慢慢加入酒石酸銻鉀溶液，再充分混勻。置于棕色試劑瓶中，0～4 ℃避光冷藏保存，該樣品有效期為2個(gè)月。

實(shí)驗(yàn)試劑還包括（1+1）硫酸溶液、（1+9）鹽酸溶液、磷標(biāo)準(zhǔn)使用液、硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。

本次實(shí)驗(yàn)用水均為無氨水。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 校準(zhǔn)曲線的配制

3.1.1 繪制總氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線

取7支25 mL厚壁螺口帶塞比色管，按標(biāo)準(zhǔn)要求逐一加入硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液，定容至10 mL后加入5 mL堿性過硫酸鉀溶液搖勻，將口扎緊備用[7]。

3.1.2 繪制總磷標(biāo)準(zhǔn)曲線

取7支50 mL厚壁螺口帶塞比色管，按標(biāo)準(zhǔn)依次加入磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液，定容至25 mL，加入4 mL過硫酸鉀溶液充分搖勻。采用過硫酸鉀消解方式進(jìn)行樣品消解。

3.2 水樣的消解

將兩種待測樣品塞緊磨口塞用布與繩等方法扎緊瓶塞，將比色管置于高壓蒸汽滅菌器中，溫度設(shè)置在120～124 ℃，待壓力達(dá)到1.1 kg/cm2，保持此溫度加熱30 min。加熱完畢，回到零點(diǎn)后打開蓋子，稍許放置后，小心取出，完全冷卻，待用[8-9]。

3.3 總氮、總磷的測定

3.3.1 總氮的測定

將冷卻后的消解樣品定容至25 mL，依次加入（1+9）鹽酸溶液1 mL，充分搖勻。使用10 mm比色皿，在紫外-可見分光光度計(jì)上，以水為參比，分別在220 nm和275 nm波長處測定其吸光度[10]。

3.3.2 總磷的測定

將樣品取出冷卻完畢，定容至50 mL，加入1 mL抗壞血酸溶液，充分搖勻，靜止30 s，再加入2 mL 鉬酸銨溶液搖勻放置15 min，等待顯色。使用30 mm比色皿，在紫外-可見分光光度計(jì)上，以純水為參比，700 nm波長處測定吸光度[11]。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 校準(zhǔn)曲線的配制

利用過硫酸鉀氧化法聯(lián)合測定方法，分別對總磷、總氮，做了校準(zhǔn)曲線。測定結(jié)果見圖1、圖2。由圖可以看出：總氮、總磷的標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)參數(shù)均較好。相關(guān)線性均大于0.999 5；斜率和截距均滿足標(biāo)準(zhǔn)方法要求。

圖1 總氮校準(zhǔn)測定

圖2 總磷校準(zhǔn)曲線

4.2 水樣與質(zhì)控樣的測定

取出數(shù)支50 mL 比色管，分別加入適量經(jīng)消解的兩種水樣，加水至標(biāo)線，按繪制校準(zhǔn)曲線的步驟一次加入藥品，顯色和測定[12]。

從表1 數(shù)據(jù)可以看出：此方法消解測出的兩種水樣的總氮，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為5.02×10-5、1.63×10-3，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.53×10-3、0.185?？偟獫舛雀叩木芏嚷缘鸵恍蔷诤侠矸秶鷥?nèi)。從表2 數(shù)據(jù)可以看出：此方法消解測出的總磷，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為9×10-6、4.14×10-5，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.047、0.034。總體來說，精密度較高，差距不大。

表1 水樣總氮的測定

表2 水樣總磷的測定

4.3 質(zhì)控樣的相對誤差

為驗(yàn)證方法的可行性，特使用總氮、總磷的質(zhì)控樣進(jìn)行了精密度分析[13]。

從表3 數(shù)據(jù)可以得出：總氮的相對誤差為1%，總磷的相對誤差僅為0.1%。兩者的誤差均較小。

表3 質(zhì)控樣的相對誤差

4.4 加標(biāo)回收的測定

將消解后的水樣置于3個(gè)50 mL比色皿中，分別加入濃度為10.00 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液8 mL、10 mL、12 mL，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)[14]。

根據(jù)表4 數(shù)據(jù)可以得出：總氮的加標(biāo)回收率在99.42%～100.40%；總磷的加標(biāo)回收率在97.12%～98.50%?；厥章识驾^好，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 加標(biāo)回收的測定

5 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)以過硫酸鉀作為氧化劑，對總氮、總磷兩種樣品，同時(shí)進(jìn)行消解，并從校準(zhǔn)曲線、消解效率、精密度、準(zhǔn)確度分析等方面，驗(yàn)證總磷和總氮聯(lián)合進(jìn)行消解的可行性。得出此消解法的重復(fù)性較好，并且均符合質(zhì)量控制要求。而且此方法可以使兩種項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行消解，大大節(jié)省了等待的時(shí)間，人員少，監(jiān)測任務(wù)繁重的實(shí)驗(yàn)室可以考慮使用。但是過硫酸鉀溶解度較低，在低溫環(huán)境下易析出過硫酸鉀晶體，在一定程度上會影響測定結(jié)果，因此要注意實(shí)驗(yàn)室溫度不要過低。綜上所述，總磷和總氮聯(lián)合測得方法既簡潔高效又有準(zhǔn)確性，日常地表水檢測，可用總磷總氮聯(lián)合方法進(jìn)行檢測。