測量水中硝酸鹽氮兩種方法的比較

張曉紅

摘 要：通過對測量水中硝酸鹽氮兩種方法（酚二磺酸法、紫外分光光度法）的比較，總結了兩種方法的優缺點，為水質監測中該項目方法的選擇提供指導。

關鍵詞：酚二磺酸光度法；紫外分光光度法；比較

硝酸鹽氮是以NO3-形式存著的氮。它是有機氮化合物硝化氧化分解的最終產物。在生物氧化的最后階段，硝酸鹽的濃度較高。在未受污染的情況下，地表水中硝酸鹽的含量很低，但在一些地下水中，硝酸鹽的含量往往很高，硝酸鹽本身是無毒的，但在飲用水中如果硝酸鹽的含量過高，會使嬰兒患變性血紅蛋白癥。硝酸鹽在酸性、厭氧條件下還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與仲胺作用會進一步轉化為亞硝胺，對環境影響極大。因此，硝酸鹽氮是飲用水水質監測的一個重要項目。

水中硝酸鹽氮的測定方法很多，常用的有酚二磺酸光度法、紫外分光光度法、電極法、離子色譜法、鎘柱還原法等，其中酚二磺酸光度法是目前測定硝酸鹽氮最常用的方法。本文就酚二磺酸法和紫外分光光度法的準確度、精密度、相對偏差、加標回收、抗干擾等方面做一系列的實驗以證明二種方法的優缺點。

1 實驗原理

（1）酚二磺酸光度法測定原理：先使濃硫酸與苯酚作用，制成酚二磺酸。將水樣蒸發至干，加入酚二磺酸，硝酸鹽便與酚二磺酸作用生成硝基二磺酸酚。在堿性溶液中，硝基二磺酸酚進行分子重排，生成一種黃色化合物。

（2）紫外分光光度法實驗原理：利用硝酸根離子在220nm波長處的吸收而定量測定硝酸鹽氮。

2 實驗步驟

2.1 標準曲線的繪制

2.1.1 酚二磺酸分光光度法：（1）儀器的準備：7220型可見分光光度計、30mm的比色皿。（2）硝酸鹽氮標準使用液：準確吸取10mL硝酸鹽氮儲備液（500mg/L）于500mL的容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻。此溶液每毫升含硝酸鹽氮0.010mg。（3）用分度吸管向7支50mL的比色管中分別加入此硝酸鹽氮標準使用液0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00mL，加水至約40mL，加3mL氨水，再加水至標線，混勻。（4）由除零管外的其他校準系列測得的吸光度值減去零管的吸光度值，繪制吸光度對硝酸鹽氮含量的校準曲線。標準曲線：Y=0.0871X+0.0021，相關系數：0.9992，檢測線性范圍：0.06～2.00mg/L。

2.1.2 紫外分光光度法：（1）儀器的準備：紫外分光光度計、10mm的石英比色皿。（2）硝酸鹽氮標準使用液：準確吸取20mL硝酸鹽氮儲備液（500mg/L）于100mL的容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻。此溶液每毫升含硝酸鹽氮0.100mg。（3）用分度吸管向6支100mL的容量瓶中分別加入此硝酸鹽氮標準使用液0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL，加水至標線，混勻。（4）根據220nm處的吸光度與兩倍275nm波長吸光度之差對濃度作圖，繪制標準曲線。標準曲線：Y=0.258X-0.0002，相關系數：0.9997，檢測線性范圍：0.08～4.00mg/L。

這兩種方法標準曲線回歸方程的相關系數差別不大，都很高。但紫外分光光度法的檢測線性范圍較大。

2.2 在試驗中，硝酸鹽氮的干擾因素較多，當水中含氯化物、亞硝酸鹽、銨鹽等，均可產生干擾。我們從不同濃度的氯化物、氨氮和亞硝酸鹽氮中加入不同濃度的硝酸鹽氮標準溶液進行干擾試驗。結果如表1。

從表1可以看出用二磺酸酚法測硝酸鹽氮，當水樣中的氯離子濃度超過10.0mg/L時，就會對實驗產生干擾。原因是由于有一定的氯離子存在時，當加入二磺酸酚后，氯化物與硝酸鹽在酸性介質中形成鹽酸與硝酸，二酸相互作用生成亞硝酰氯，其反應為：HNO3+3HCl——NoCl+Cl2+2H2O，由于亞硝酰氯干擾硝酸鹽氮的測定，所以含氯離子越高的水樣，所造成的誤差越大，測定結果越低。氯離子對低濃度硝酸鹽氮測定產生的負干擾明顯大于對高濃度硝酸鹽氮產生的負干擾；隨著加入的氨氮和氯化物濃度的增加，硝酸鹽氮含量的測定結果低于實際值；在試驗濃度范圍內亞硝酸鹽氮濃度對硝酸鹽氮的測定影響不大。用紫外分光光度法測硝酸鹽氮，這幾種離子對樣品基本上就不會影響。

2.3 精密度和準確度實驗

為了比較酚二磺酸光度法和紫外分光光度法測定統一濃度水平的硝酸鹽氮是否具有相同的精密度和準確度，我們配制2組不同濃度的硝酸鹽氮溶液，用2種方法各測定6次，用F檢驗和T檢驗對測定結果進行統計檢驗。結果如表2。

由表2可以看出，酚二磺酸光度法和紫外分光光度法具有相同的精密度和準確度，但是用紫外分光光度法測量標準樣品平均值更接近樣品的標準值，并且它的標準偏差和變異系數均比酚二磺酸光度法小。

2.4 加標回收實驗

在20個不同濃度的天然水樣中，分別加入適量的標準物質，（加入量是其實際濃度的0.5～2.0）倍，結果顯示，紫外分光光度法回收率分別為99%、100%、102%、101%、103%、102%、98%、99%、102%、102%，加標回收率在98%到103%之間，平均回收率101%；酚二磺酸法回收率分別為91%、97%、94%、97.5%、95.6%、92.9%、90.5%、95.3%、87%、93.5%，加標回收率87.0%到97.5%之間，平均回收率93.2%，酚二磺酸法加平均紫外法的回收率明顯優于酚二磺酸法，說明紫外法分光光度法的準確度更高。

3 結束語

（1）酚二磺酸法測硝酸鹽氮，測量范圍在0.02～2.00mg/L之間，紫外分光光度法的測量范圍為0.08～4.00mg/L，紫外分光光度法的測量范圍更廣。當水樣中硝酸鹽氮的濃度大于2mg/L時，一般采用取少量的水經稀釋后測量，容易造成較大的誤差。（2）在水樣檢測過程中，酚二磺酸法受干擾因素較多，如氯化物、亞硝酸鹽、銨鹽，消除干擾非常復雜，很容易因此使樣品測量濃度偏低。另外，酚二磺酸法在分析中由于消解不完全，蒸發皿粗糙、轉移中損失等因素極易導致樣品濃度偏低，而紫外分光光度法干擾因素較少，對水體進行紫外吸收光譜分布曲線的掃描檢驗，吸光度比值（A275/A220×100%）小于20%時，可不經預處理，直接取50mL水樣于比色管中，加適量鹽酸后，進行吸光度測量。