AA3連續流動分析儀在線消解測定水中總氮

葛磊+趙恩峰

摘 要：通過應用AA3連續流動分析儀在線消解測定水中總氮實驗，該方法具有較低的檢出限和定量限，較高的精密度和準確度。此外，該方法操作簡單、檢測效率高，每小時測樣量最高可達30個，大大解放了檢測人員的人力，特別適合大批量樣品檢測。

關鍵詞：連續流動分析儀 總氮 地表水

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0091-03

水中總氮是指水中各形態有機氮和無機氮的總和，是衡量水質的重要指標，主要反映水體富營養化。水體的富營養化主要是由于大量生活污水、農田排水或含氮工業廢水排入水體，增加了水中有機氮和無機氮含量，導致生物和微生物類的大量繁殖，消耗水中溶解氧。因此，監測水質總氮含量、分布狀況以及主要來源，對控制水體富營養化、改善水質具有十分重要的意義。當前，水質總氮的測定方法主要有紫外法、偶氮比色法、氣相分子吸收光譜法等，以上幾種方法的消解過程需要人工操作，操作復雜且費時，而且對結果的準確性有一定的影響，已無法滿足現在環境水質監管要求的大批量快速檢測。

為了解決當前和未來環境監測監管面臨的繁重工作任務，應用連續流動分析技術，能夠在保證準確度和精確度的前提下，快速檢測大批量樣品，實現實驗室檢測自動化，大大解放了檢測人員的人力，在環境監測監管領域中得到了廣泛應用[1]。

1 AA3流動分析儀法概述

1.1 流動分析儀原理

連續流動分析儀是一種現代濕化學分析儀，采用空氣片段連續流動分析（CFA）技術，進行自動樣品分析。利用蠕動泵將空氣、樣品和試劑分別連續不斷地吸取到各自給定的流路中，并用空氣泡進行分隔，樣品與試劑的量不同流量的泵管進行精準控制，并在事先選定的點完成的混合，流經化學反應模塊充分反應并達到穩態，最終在檢測器完成樣品檢測分析過程，整個過程完全自動化。此方法具有低流速、低試劑消耗、反應完全、較好的重復性和較低的檢測限，另外反應條件中的細微變化不會影響到結果。

1.2 流動分析儀測總氮原理

樣品與過硫酸鉀消化液混合，經在線紫外消化器熱輻射處理后，過硫酸鉀被分解為硫酸鹽自由基，樣品中有機氮和無機氮被硫酸鹽自由基氧化為硝酸鹽。經銅-鋅催化劑催化，被硫酸肼在堿性條件下將硝酸根定量還原為亞硝酸根，亞硝酸鹽使磺胺在酸性溶液中重氮化成重氮鹽，然后與N-（1-甲基）乙二胺偶聯形成紅色可溶性染料，在550nm測定[3-5]。

2 材料與方法

2.1 儀器和設備

AutoAnalyzer3（簡稱AA3）流動注射分析儀（德國BRAN LUEBBE公司）。

檢測器：可見光光電倍增管，波長550nm；紫外消化器，泵管：7+2空氣+1進樣器沖洗。

2.2 試劑及標準

氫氧化鈉、鹽酸均為上海國藥優級純試劑，過硫酸鉀為二次重結晶后的優耐德過硫酸鉀，其余試劑均為分析純，實驗用水為新制無氨水。

水中總氮標準溶液：500mg/L，北京壇墨質檢科技有限公司，BW20008-500-W-50。

潤滑劑：將20mL Brij-35 30%溶液加入50mL去離子水中，稀釋至100mL并混勻。

消化液：溶解3g氫氧化鈉于700mL去離子水中，待溶液冷卻后加入14g十水四硼酸鈉和7g過硫酸鉀，攪拌溶解并稀釋至1L并混勻。

顯色劑：將75ml鹽酸加入200mL去離子水，然后加入5g磺胺和0.25g NEDD充分溶解，稀釋至500mL，儲存于棕色瓶中，冷藏。

硫酸肼：將1.2g硫酸肼徹底溶入約400mL去離子水中，加入3.9mL濃度為1mg/L的硫酸銅儲備液和20mL濃度為10mg/L的硫酸鋅儲備液，稀釋定容至500mL。此硫酸肼的量是適用于標準曲線在0～5mg/L且中性介質的情況下。

氫氧化鈉：將5.7g氫氧化鈉和3.5g十水二磷酸鈉溶解于約400mL水中，待冷卻后稀釋至500mL，加1mL Brij-35并混勻。

3 結果與討論

3.1 校準曲線

分別配置濃度為5.00mg/L、4.00mg/L、3.00mg/L、2.00mg/L、1.00mg/L、0.50mg/L的總氮標準溶液。在儀器最佳工作狀態下，開始程序運行，得到標準曲線，結果如表1所示，結果表明標準曲線線性良好，相關系數為0.9998。

3.2 檢出限及定量限

根據《環境監測分析方法標準制修訂 技術導則》相關規定，按照樣品分析的全部步驟，重復7次空白試驗，計算7次平行測定的標準偏差，測定結果為0.0128、0.0125、0.0116、0.0115、0.0107、0.0138、0.0128mg/L，標準偏差為0.001037mg/L。根據檢出限計算公式（MDL=t（n-1，0.99）×S），式中t（n-1，0.99）為3.143，S為標準偏差。計算結果表明，流動分析儀在線消解測水中總氮的檢出限為0.003mg/L，定量限為0.012mg/L，滿足水質總氮的檢測要求[2-3]。

3.3 精密度測試

用1.00、3.00mg/L的總氮標準溶液分別重復進樣測定6次，計算其相對標準偏差（RSD），并以其作為儀器的總氮濃度檢測的重復性。結果見表2，表明方法精密度良好。

3.4 準確度測試

分別配置編號為151219、161185、161186的水中總氮、總磷標準物質溶液GBW（E）081020，每個標準樣品平行測定6次，分別計算不同濃度有證標準物質的平均值、標準偏差、相對標準偏差、相對誤差等各項參數，結果見表3，測定水中總氮標準樣品相對標準偏差分別為1.61%、0.87%、0.69%，相對誤差分別為0.79%、0.51%、0.00%。表明測定結果均處于保證值范圍內。

3.5 加標實驗

用該方法分別測定自來水、工業廢水及水中總氮標準物質GBW（E）081020，并分別加入標準溶液，平行測定6次，做加標回收實驗。加標實驗方法：分別準確吸取1mL 100mg/L、200mg/L總氮標準溶液于100mL容量瓶中，用待測樣品定容至100mL，按檢測方法進行測定，加標量分別為0.1mg、0.2mg。測定結果見表4，結果表明，流動注射法測定水中總氮的加標回收率為94.33%～104.97%。

4 結語

通過以上實驗結果表明，連續流動分析儀在線消解測定水中總氮，具有較低的檢出限和定量限，較高的精密度和準確度。此外，該方法操作簡單、檢測效率高，每小時測樣量最高可達30個，大大解放了檢測人員的人力，特別適合大批量樣品檢測。因此該方法的推廣使用對提升環境監測、監管能力有著重要的意義。

參考文獻

[1] 黃碧蘭，楊敏，劉倆燕，等.在線消解-連續流動注射法測定水中總氮[J].中國衛生檢驗雜志，2011，21（7）：1661-1663.

[2] 環境保護部.環境監測分析方法標準制修訂技術導則 HJ168-2010[S].北京：中國環境科學出版社，2010.

[3] 婁明華，施新鋒，陸敏.連續流動分析儀測定水中總氮的特性研究[J].干旱環境監測，2011，25（4）：209-212.

[4] 劉建利，張沛，宋蓓，等.連續流動分析法測定水中總磷、總氮比對研究[J].化學研究與應用，2016，28（7）：936-941.

[5] 郭小穎.水中總氮測定有關問題的探討[J].科技咨詢， 2014（29）：105.

[6] 廖國沂.水中總氮的測定及精度分析[J].中國新技術新產品，2012（2）：206-207.