氣相分子吸收光譜法測定水樣中的總氮

彭婭(重慶市清澤水質檢測有限公司，重慶 401331)

0 引言

總氮是水中有機氮和無機氮化物的總稱[1]，可導致水體富營養化，是衡量水體質量的重要指標之一，總氮的測定有助于評價水體被污染和自凈狀況[2]。隨著社會經濟的發展，人類生活污水和工業廢水等排向自然水體，使得水體富營養化日益嚴重，而近年來越來越多的湖泊或水庫作為飲用水源或者備用水源，因此對水體中總氮的測定就更加重要。目前水樣中總氮的測定方法主要是堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[3]、連續流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法[4]和氣相分子吸收光譜法[5]，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法是在120～124 ℃條件下，采用過硫酸鉀氧化水樣中的含氮化合物和有機物，使其轉化含有氮化合物轉化為硝酸鹽氮，再用紫外分光光度計在波長220 nm和275 nm條件下分別測定吸光度。此方法操作步驟繁瑣，消解冷卻時間長，實驗用水、藥品試劑等影響因素多，連續流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法是在堿性條件下，含氮化合物在107～110 ℃，紫外線照射下，被過硫酸鉀氧化為硝酸鹽后經鎘柱還原為亞硝酸鹽，在酸性介質中，亞硝酸鹽與磺胺反應后與鹽酸萘乙二胺偶聯生成紫紅色絡合物，在540 nm波長下測定吸光度[4]。本文采用氣相分子吸收光譜法測定水中總氮，對檢出限、精密度、準確度和回收率進行測定；測定水樣保存7天的總氮結果無明顯變化，實驗結果表明：氣相分子吸收光譜法分析快速，操作簡單，靈敏度和準確度高，適用于水質樣品分析檢測。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

水樣經堿性硫酸鉀在線消解，將氨、銨鹽、亞硝酸鹽及大部分有機氮氧化成硝酸鹽，三氧化鈦在加熱的條件下將硝酸鹽轉化為一氧化氮氣體，在214.4 nm波長下，一氧化氮的吸光度和待測成分的吸光度符合朗伯比爾定律。

1.2 藥品試劑

消解液：7 g過硫酸鉀+1.9 g硼砂溶于200 mL去離子水中，溶解后加1 g氫氧化鈉固體繼續溶解。

氧化劑：2.5 g葡萄糖+5 g檸檬酸三鈉溶于事先配好的鹽酸溶液中 (V鹽酸∶V水=1∶2)中。

三氯化鈦鹽酸溶液：1體積濃鹽酸+1體積水+4體積三氯化鈦。

10%氫氧化鈉溶液(洗液)：取氫氧化鈉4 g溶到100 mL水中。

1.3 儀器設備及工作條件

1.3.1 儀器設備

氣相分子吸收光譜儀：上海北裕GMA3386。

1.3.2 工作條件

選擇在線消解自動稀釋的方法[線性法(零點納入計算)]檢測總氮，設置測定波長為214.4 nm(Cd)；打開加熱；讀數方式為峰高；延遲時間為25 s；樣品泵轉速為50.0 r/min；試劑泵轉速為40.0 r/min；氧化劑泵轉速為30.0 r/min；測量時間為20 s；設置自動進樣吹掃均質時間為2 s；氮氣壓力0.20～0.40 MPa。

2 結果與討論

2.1 標準曲線

配置總氮標準使用溶液濃度為2.00 mg/L，設置曲線點濃度依次為：0、0.100、0.200、0.400、0.800、1.000、2.000 mg/L，選擇自動稀釋器配置標準曲線，測定吸光度，自動擬合曲線。工作曲線線性回歸方程為y=0.030 14x+0.000 18，相關系數r=0.999 8，結果表明該方法測定總氮靈敏度高，具有較好的線性相關性。

2.2 檢出限

使用2.1標準曲線，按照HJ 168—2010《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》要求，對濃度點0.200 mg/L進行7次平行測定，測定結果如表1所示，自由度為6，置信度為99%時，t值為3.143，檢測限按照MDL=t(n-1,0.99)×S計算方法總氮的檢出限為0.038 mg/L，比實際檢出限0.050 mg/L低，測定下限為0.153 mg/L，比實際測定下限0.200 mg/L低，滿足要求。

表1 總氮的檢出限和測定下限數據

2.3 精密度

分別對濃度為0.200 mg/L、1.000 mg/L和2.000 mg/L的高中低三種濃度的標準溶液進行6次平行測定，計算標準偏差和相對標準偏差，滿足測定要求，數據如表2所示。

表2 總氮的精密度數據

2.4 準確度和回收率

用國家有證總氮標準物質樣品濃度為0.411±0.051 mg/L和1.61±0.10 mg/L，平行測定6次，均值分別為0.412 mg/L和1.66 mg/L，測定結果均在標準樣品不確定度范圍內，數據如表3所示。

表3 總氮準確度數據

對水源水和污水兩種類型實際水樣中總氮進行平行樣和加標回收率測定，水源水為某自來水廠取水點水樣，污水為某污水廠處理可以直接排放的出廠水，加標回收率控制在90%～110%，滿足要求，數據如表4所示。

表4 總氮回收率數據

2.5 水樣保存時效性

對水源水和污水兩種類型實際水樣連續測定7天，計算標準偏差和相對標準偏差＜5.0%，表明在采樣后7天內氣相分子吸收光譜法測定總氮的結果影響不大，如表5所示。

表5 總氮時效性驗證數據

3 結論

利用氣相分析吸收光譜儀測定水樣中總氮，結果表明：工作曲線的相關系數r＞0.999 0，重復性相對偏差＜5.0%，加標回收率在90%～110%，檢出限和測定下限滿足標準要求，精密度高。該方法實驗過程簡便，測定結果準確，水樣保存時間長，毒性低，簡化了樣品前處理，縮短了分析時間，大大提高了檢測效率。