總氮自動分析儀測定水中總氮的可行性研究

朱 靚，閆 征，李迎芳

（1.鄭州市環境保護監測中心站，鄭州 450007；2.哈希公司，上海 200335）

氮是生物生長必需的元素之一，同時也是造成水華或赤潮的因素之一。當氮、磷等植物營養元素大量進入湖泊、水庫、海灣等緩流水體，就會產生水體富營養化現象：即過量的營養元素提高了藻類等水生生物的活性，數量猛增，由此造成了一系列危害。故總氮是評價水體富營養化的重要指標之一。目前，總氮的測定最常選用的方法是國家標準分析方法（HJ636-2012）：堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[1]。但該方法耗時長，操作過程存在潛在危險性，且穩定性和準確性不能令人滿意。

本研究采用HACH IL500型總氮自動分析儀，根據實驗室質量要求，進行了一系列精密度、回收率等實驗。在滿足實驗室質量要求的基礎上，同時采用國家標準分析方法（HJ636-2012）堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，對地表水、市政污水、工業廢水的水質進行了總氮的分析，并對測試結果進行數理統計分析。分析結果表明，自動分析儀完全可以替代手工法對不同領域的水質進行總氮的分析。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

1.1.1 儀器方法

（1）儀器及試劑

HACH IL500型總氮自動分析儀；過硫酸鉀溶液、硫酸溶液、偏硼酸溶液、去離子水。

（2）使用方法簡介[2]

總氮自動分析儀采用過硫酸鉀作為氧化劑，在高溫高壓下對水樣進行消解，然后選用210nm和228nm紫外雙波長進行比色。有高量程和低量程進行選擇，最低可準確測試到0.5mg/LN，最高可準確測試到150mg/LN。儀器由自動進樣器、分析單元和控制器三部分組成。整個分析過程無需人工做任何干預。儀器自動完成進樣、消解、冷卻、比色、排液，并自動存儲分析結果，使用者可通過控制器實時查看結果。總氮分析僅僅需要7分鐘。

1.1.2 國標方法

（1）儀器

紫外可見分光光度計（TU-1901）、立式壓力蒸汽滅菌器（LS-B50L）。

（2）試劑及樣品測定

依據國家標準分析方法（HJ636-2012）進行測定。

1.2 結果與討論

1.2.1 儀器方法標準曲線

（1）標準曲線的建立（見表1）

表1 標準曲線

由表1可知，在0～10.00mg/L濃度范圍內，總氮含量與吸光度之間具有良好的線性關系。

1.2.2 HACH IL500型儀器方法準確度與精密度實驗

（1）儀器準確度的測定

選用三個不同濃度的總氮環境標準樣品進行檢定，平行測定6次，實驗結果見表2。

表2 總氮標準溶液的測定

由表2可以看出，3個不同濃度的總氮環境標準樣品在IL500總氮自動分析儀上進行多次測量，測定結果均落在允許濃度范圍內。由此可見，總氮自動分析儀運行準確。

（2）儀器精密度的測定

自配三種不同濃度的總氮標準溶液進行檢定，計算其相對標準偏差，數據見表3。

表3 總氮標準溶液平行樣的測定

由表3可以看出，選用三種不同濃度的標準物質檢驗IL500總氮自動分析儀的精密性，儀器測定結果的RSD分別為0.49%、0.23%、0.19%，儀器運行穩定。

1.2.3 環境樣品加標回收實驗

分別對某地表水、某污水處理廠進口和出口水樣、某造紙廠進口和出口水樣，進行加標回收實驗，測定結果見表4。

表4 環境樣品加標回收實驗結果

由表4可看出，對不同類型的環境樣品進行加標測定，加標濃度從3.00～10.0mg/L，加標回收率在93%～105%之間。測定結果令人滿意。

1.2.4 實際樣品比對實驗

選用HACH IL500型儀器方法和國家標準分析方法（HJ636-2012）對7種不同環境樣品中的總氮進行分析，樣品分別為：自配標準溶液、某地表水1、某地表水2、某地表水3、某工業廢水、某生活污水、某造紙廢水。測定結果如表5所示。

表5 HACH IL500型儀器方法和國標方法的對照結果

由表5可以看出，3種地表水在兩種分析方法下的相對偏差在0.16%～1.01%，2種工業廢水在兩種分析方法下的相對偏差在0.52%～2.45%，市政生活污水在兩種分析方法下的相對偏差小于0.3%。結果表明，HACH IL500型儀器分析法和手工國標法的測定結果無顯著性差異。

2 結論

（1）HACH IL500型總氮自動分析儀與國家標準分析方法無顯著性差異。

（2）同一地表水水樣在儀器分析法和國標分析法下得到的測試結果的相對偏差在0.16%～1.01%之間，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的地表水樣品，HACH IL500總氮自動分析儀法可以替代國標HJ636-2012。

（3）同一工業水樣在儀器分析法和國標分析法下得到的測試結果的相對偏差在0.52%～2.45% 之間，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的工業樣品，IL500總氮自動分析儀法可以替代國標HJ636-2012。

（4）同一生活污水水樣在儀器分析法和國標分析法下得到的測試結果的相對偏小于0.3%，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的工業樣品，IL500總氮自動分析儀法可以替代國標HJ636-2012。

（5）與國標分析方法HJ636-2012相比，IL500總氮自動分析儀法具有一些突出的優點：1）測試速度非常快。測試一個總氮樣品，從進樣到消解、比色到排廢液，整個分析過程僅僅需要7分鐘時間，對比需要耗時近1個小時的國標分析方法而言，極大地提高了分析速度，而且分析過程無需人工干預，實實在在地提高了工作效率。2）無需人工配置試劑，有效地減少了實驗室污染以及實驗室廢液對分析人員造成的潛在危害。且儀器的消解單元位于安全面板之后，即便儀器發生故障，也不會對實驗室人員造成傷害，這對于實驗室的安全工作十分有利。3）具有非常出色的準確性和穩定性，尤其是穩定性方面，超越了國標分析方法。總的來說，采用IL500總氮自動分析儀測試各種水環境樣品中的總氮，具有安全、便捷、快速、穩定的優點，且在測試結果上，可以和國標分析方法取得完美的一致性。

[1]水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ636-2012）[S].

[2]哈希公司.IL500總氮自動分析儀儀器手冊[K].

[3]國家環境保護總局，水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法（第四版）[M].北京：中國環境出版社，2002，12：254-257.