連續(xù)流動(dòng)－分光光度法測(cè)定江河水中的總氮實(shí)驗(yàn)研究

馮潔娉，李萬(wàn)霞，馮佳和，關(guān) 歆

（廣東省廣州市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510000）

1 引言

隨著工農(nóng)業(yè)發(fā)展，大量生活污水、近岸養(yǎng)殖廢水及工業(yè)廢水排放入江河，江河水質(zhì)逐漸惡化，水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。總氮是衡量水體所受污染程度和水體富營(yíng)養(yǎng)化程度最重要的指標(biāo)之一，因此測(cè)定總氮含量對(duì)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)水質(zhì)污染狀況具有重要的意義。國(guó)標(biāo)方法用堿性過硫酸鉀將水樣中含氮化合物的氮元素氧化為硝酸鹽，再用紫外分光光度法測(cè)定硝酸鹽的含量。該方法需使用蒸汽高壓鍋消解，不僅耗時(shí)，而且穩(wěn)定性差，也存在一定的安全隱患。而用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中的總氮，使檢測(cè)過程自動(dòng)化，不僅節(jié)省時(shí)間，而且可以實(shí)現(xiàn)大批量樣品同時(shí)分析，大大提高了分析效率，同時(shí)獲得較高的準(zhǔn)確度和精密度。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

通過在線紫外消解，過硫酸鉀被光分解為硫酸鹽自由基。樣品中的無機(jī)氮和有機(jī)氮被硫酸鹽自由基氧化為硝酸鹽，硝酸鹽通過鎘圈被還原為亞硝酸鹽，與磺胺進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物再與1－萘替乙二胺二鹽酸鹽作用，生成深紅色偶氮染料，于550nm波長(zhǎng)處進(jìn)行分光光度測(cè)定，得到相應(yīng)的峰值信號(hào)，與標(biāo)準(zhǔn)系列對(duì)照后輸出結(jié)果。

2.2 儀器和設(shè)備

實(shí)驗(yàn)儀器選用德國(guó)Bran＋Luebbe公司AutoAnalyzer3型流動(dòng)分析儀，XY－2Sampler自動(dòng)進(jìn)樣器，MT17總氮反應(yīng)模塊，AA3比色計(jì)。

2.3 試劑和標(biāo)準(zhǔn)

潤(rùn)濕劑:添加20mL30%Brij－35到約50mL去離子水中，稀釋到100mL；

消解溶液:溶解3g氫氧化鈉（優(yōu)級(jí)純）、14g硼酸鈉和7g過硫酸鉀（進(jìn)口）到約700mL去離子水中，稀釋到1000 mL；

顯色劑:加150mL鹽酸和10g磺胺到700mL去離子水中溶解，加入0.5g N－1－萘基乙二胺二鹽酸溶解，稀釋到1000 mL；

氯化銨溶液:溶解24g氯化銨到800mL去離子水中，用25%的氨水調(diào)整pH值到8.0±0.1，稀釋到1000 mL，加1mL30%Brij－35，混勻；

咪唑緩沖液:溶解4g咪唑到900mL去離子水中，加入2mL鹽酸和0.5mL儲(chǔ)備硫酸銅溶液（0.01M的硫酸銅溶液）。用去離子水稀釋到1L，加入1mL50%曲拉通溶液，混合均勻。

標(biāo)準(zhǔn)液:使用100.0mg／L的硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水稀釋，配制成濃度分別為0.00mg／L、0.30mg／L、0.60mg／L、1.20mg／L、2.40mg／L、4.80mg／L的標(biāo)準(zhǔn)使用液。

2.4 參數(shù)設(shè)置

泵管:7＋2空氣＋1進(jìn)樣器沖洗進(jìn)樣；速率30個(gè)／h；樣品清洗時(shí)間3∶1；進(jìn)樣時(shí)間90s，沖洗時(shí)間30s；濃度單位mg／L；平滑16；峰窗口開始50%，結(jié)束105%；波長(zhǎng)550nm。

2.5 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）連接儀器，啟動(dòng)軟件，設(shè)置參數(shù)。先關(guān)閉鎘圈的四通閥，把接氯化銨試劑的管路咪唑緩沖液中，其他管路放入去離子水中，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵，待流速穩(wěn)定后，將試劑管放入相應(yīng)的試劑中。設(shè)置儀器增益。

（2）當(dāng)所檢測(cè)的江河水樣較渾濁時(shí)，應(yīng)先對(duì)水樣進(jìn)行離心再取樣分析。當(dāng)分析江河水樣總氮含量超過標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍時(shí)，需先對(duì)水樣進(jìn)行稀釋，然后再進(jìn)行分析。

（3）取標(biāo)液和水樣按序列放進(jìn)自動(dòng)進(jìn)樣器架子中。待基線走穩(wěn)后，啟動(dòng)預(yù)設(shè)的程序，儀器進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)分析并自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過接氯化銨試劑的管路，用咪唑緩沖液清洗鎘圈，并把鎘圈充滿咪唑緩沖液后關(guān)閉四通閥。若長(zhǎng)時(shí)間不使用，則往鎘圈通入氮?dú)獠㈥P(guān)閉四通閥。然后把所有管路放進(jìn)系統(tǒng)清洗液中清洗10min，再放進(jìn)去離子水中清洗10min，然后把所有管路抽干，用干凈的保鮮膜包住放好。

3 結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

把配制好的濃度系列標(biāo)液進(jìn)行測(cè)試，儀器輸出的各濃度點(diǎn)的測(cè)定值與配置的濃度理論值對(duì)照、回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表1。結(jié)果表明，在0～4.80mg／L濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)在0.9998 以上。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 檢出限（MDL）

根據(jù)美國(guó)EPA的規(guī)定，本文對(duì)濃度為0.04mg／L的標(biāo)液進(jìn)行了12次重復(fù)測(cè)試，測(cè)定結(jié)果分別為0.039、0.035、0.045、0.043、0.037、0.038、0.046、0.042、0.043、0.044、0.045、0.047mg／L。12次測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s＝0.004mg／L，方法檢出限 MDL＝2.718×0.004＝0.01mg／L?？梢?，連續(xù)流動(dòng)－分析方法檢出限比國(guó)標(biāo)方法低。

3.3 準(zhǔn)確度與精密度

用連續(xù)流動(dòng)－分光光度法和國(guó)標(biāo)法分別測(cè)定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品（樣品編號(hào)為GSBZ50026－94203225 和203226）的總氮含量，結(jié)果見表2。由表2可知，兩組測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍內(nèi)，且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，可見連續(xù)流動(dòng)－分光光度法測(cè)定水中的總氮具有較高的準(zhǔn)確度和精密度。

3.4 樣品加標(biāo)回收率

對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表3可見，加標(biāo)回收率在95%～104%之間，滿足分析測(cè)試的要求，而且進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

表3 加標(biāo)回收率測(cè)試結(jié)果

3.5 江河水樣的測(cè)定

2012年3月用連續(xù)流動(dòng)－分光光度法測(cè)定珠江廣州段3個(gè)站位表層和底層水樣中的總氮，結(jié)果見表4。珠江廣州段水中的總氮含量的平均值為8.13mg／L，是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）第Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)）標(biāo)準(zhǔn)值的8倍，可見珠江廣州段水體總氮污染嚴(yán)重。

表4 珠江廣州段各站位總氮含量

3.6 操作注意事項(xiàng)

（1）在運(yùn)行總氮時(shí)，關(guān)閉模塊的加熱池，加熱池用于總磷的測(cè)定。

（2）確保各試劑管路放入相應(yīng)的試劑瓶中，不能讓活化劑進(jìn)入U(xiǎn)V消化器，否則會(huì)在玻璃圈管壁上形成殼狀沉淀。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，鎘圈需充滿咪唑緩沖液關(guān)閉，若長(zhǎng)時(shí)間不使用，則需對(duì)鎘圈通入氮?dú)獠㈥P(guān)閉四通閥放置。

（4）運(yùn)行一段時(shí)間后，需用相同氮濃度的硝酸鹽和亞硝酸鹽檢驗(yàn)鎘圈的還原率，當(dāng)還原率低于95%時(shí)，要對(duì)鎘圈進(jìn)行清洗或活化處理。

4 結(jié)語(yǔ)

通過測(cè)試，用連續(xù)流動(dòng)－分光光度法測(cè)定總氮具有線性關(guān)系良好、檢出限（MDL）較傳統(tǒng)方法低、準(zhǔn)確度和精密度高，以及加標(biāo)回收率符合質(zhì)量要求等特點(diǎn)。而且該方法省時(shí)，不受手工操作的影響，適合大批量地測(cè)定江河水中的總氮含量。

用連續(xù)流動(dòng)－分光光度法測(cè)得珠江廣州段水中的總氮含量的平均值為8.13mg／L，大大超過了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值，珠江廣州段水體總氮污染嚴(yán)重。因此，應(yīng)采取積極的減排措施，并進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。

［1］譚 怡，劉信安，魏 彪.紫外分光光度法用于三峽庫(kù)區(qū)水體總氮的測(cè)定［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（6）:33～37.

［2］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB11894－89.水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法［S］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

［3］劉麗君，張秀忠，陸坤明.水質(zhì)分析中的檢出限及其確定方法［J］.凈水技術(shù)，2003（22）:37～39.

［4］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［5］陸慧慧，陸 茸.連續(xù)流動(dòng)分析法與實(shí)驗(yàn)室國(guó)標(biāo)方法總氮測(cè)定的比對(duì)研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（33）:2～4.