水中總氮測定有關問題的探討

郭小穎

摘 要：大量的生活污水、農田排水或含氮工業廢水排入天然水體中中，使水中有機氮和各種無機氮化物的含量增加，生物和微生物大量繁殖，消耗水中的溶解氧，使水體質量惡化.若湖泊、水庫中的氮含量超標，會造成浮游植物繁殖旺盛，出現水體富營養化狀態.因此，總氮是衡量水質的重要指標之一。

關鍵詞： 水中總氮 方法 堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0105-01

總氮是指水中氨氮，亞硝酸鹽氮，硝酸鹽氮和有機氮之和的總稱，其結果反映了水體受污染和富營養化的程度，因此總氮的測定被列為水環境監測的重要指標之一。目前國內外監測總氮的方法很多，主要有消解過程的庫倫法，微波消解法，過硫酸鉀消解法等，測定過程的離子色譜法，比色法，紫外分光光度法和化學發光法。國標GB11894-89水中總氮的測定采用的是堿性過硫酸鉀進行消解，紫外分光光度法測定的方法，環境監測人員應全面掌握這種分析方法，本文對此方法測定過程中的有關問題進行了探討。

1 總氮的測定方法比對分析

總氮的監測分析一般必須有2個步驟組成，一是預處理即將水樣中各種含氮化合物轉化為硝酸鹽，二是測定硝酸鹽的量。

1.1 總氮的消解方法比對分析

總氮的消解方法主要有庫倫法，微波消解法，過硫酸鉀消解法等。庫倫法主要用于測定高碳量廢水中總氮，測定方法為以高活性鎳-氧化鋁做為催化劑，在700 ℃的裂解溫度下時，將氮化合物被轉化為氨進行測定，用庫侖法測定總氮不僅結果準確可靠，檢測速度較快，但該方法的設備較昂貴，未得到普及。微波消解法主要是在微波消解器中，溫度為60 ℃時水溶液中過硫酸鉀分解產生原子態氧，分解出的原子態的氧在120 ℃到124 ℃條件下，與水樣中的化合物反應將含氮化合物的中氮元素轉化為硝酸鹽。此方法消解速度較快。過硫酸鉀消解法是以過硫酸鉀做氧化劑，在120～124 ℃的堿性介質條件下，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮及大部分有機氮化合物氧化成硝酸鹽。此方法為國標方法，使用較多。

1.2 硝酸鹽的測定方法比對分析

硝酸鹽的測定方法主要有離子色譜法，比色法，紫外分光光度法和化學發光法等。離子色譜法是將消解后的樣品經高分子交換樹脂及抑制柱，用0.05 M氫氧化鈉溶液洗脫，用1.5mM探酸鈉-5mM碳酸氫鈉做淋洗液通過陰離子分離柱后測定的方法。該方法干擾小，專屬性強，但儀器設備較昂貴。比色法主要是在消解液中加入酚二磺酸和氨水，反應后溶液呈黃色，然后于410 nm波長處比色的方法。紫外分光光度法是分別在波長220 nm與275 nm處測定溶液吸光度，然后計算出總氮的含量。化學發光法是將樣品中含氮化合物轉化為NO，反應產物由載氣攜帶，進入反應室，在反應室內與來自臭氧發生器的O3氣體發生反應，轉化為激發態的NO2，當激發態的NO2躍遷到基態時發射出光子，所發射的光子強度由光電倍增管按特定波長進行測定的方法。

2 堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法測水中總氮有關問題的探討[6][7]

堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法是國標規定的方法，此方法的原理是以過硫酸鉀做氧化劑，在120～124 ℃的堿性介質條件下，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮及有機氮化合物氧化成硝酸鹽，分別于波長220 nm，275 nm處測吸光度，計算硝酸鹽氮的吸光度，從而計算總氮的濃度。我們應用此方法進行了大量的實驗，對測定過程中可能出現的問題提出了一些建議。

2.1 實驗室環境

總氮的分析應在無氨的環境中進行，應避免與氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮等試驗項目處于同一室進行分析，以提高結果的準確度，降低環境的干擾。總氮測定所使用的試劑盒玻璃器皿應單獨存放，以免影響空白值。

2.2 試驗用水

在試驗中不同的試驗用水對總氮的空白值會有影響。為了控制好實驗質量，找出合適的試驗用水，取三種不同的試驗用水1無氨水2蒸餾水3去離子水進行實驗。在相同加熱條件下選用同一廠家同批次過硫酸鉀測定氨氮的空白值結果見表1

試驗結果表明無氨水和去離子水的空白測定達到要求，而蒸餾水的空白測定偏高，試驗可以采用無氨水和去離子水。我們在試驗中采用去離子水為試驗用水。

2.3 過硫酸鉀試劑的選擇

實驗用過硫酸鉀試劑必須是分析純以上的且在有效期內的試劑，一般普通分析純的過硫酸鉀總氮最高含量不超過0.005%，但從市場上購得的試劑質量存在差異，有些廠家，批次的試劑含氮量常達不到這個要求，致使空白值偏高。我們買了三個廠家的過硫酸鉀試劑有兩個廠家的都不到要求，在每批次的試劑使用前要先進行空白測定。建議選擇有經驗的實驗室驗證過的優級純的過硫酸鉀。另外過硫酸鉀的存貯時間對于總氮的空白也有較大的影響，實驗證明堿性過硫酸鉀溶液貯存3天對測定結果基本無影響，隨著時間的延長空白值增大，建議氧化劑的存貯時間不要超過3天。

2.4 消解的溫度和壓力控制

總氮消解所要控制的主要是溫度和時間，總氮測定過程中消解時間不夠或高壓鍋溫度不夠都會造成過硫酸鉀消解不完全，從而造成空白值偏高。研究表明氧化壓力保持在0.1 MP時即溫度為120～124 ℃，氧化時間大于30 min時，均能達到較好的效果，空白值均在0.020左右。

2.5 濁度的處理

對于污染重的水樣，氧化反應結束后，試管中會有絮狀沉淀物產生，當加入1：9的鹽酸，不能完全中和過量的堿和溶解沉淀，仍有顆粒物存在，導致吸光值增大，從而影響測定結果。此時應離心或抽濾后取上清液測定。

3 結語

水中全氮的測定是評價水質富營養化的一個重要指標。總氮的檢測方法很多，各有其優缺點。GB11894-89中規定了總氮的測定方法用堿性過硫酸鉀紫外分光光度法，只有熟悉和掌握該方法，才能避免可能出現的誤差，提供可靠地分析數據。

參考文獻

[1] 國家技術監督局GB11894-89 水質 總氮測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法.

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