關于紫外分光光度法測總氮結果異常的分析

鄭彬彬，胡義平，潘盛寧

（安康市環境保護監測站，陜西 安康 725000）

湖泊、水庫中含有過量的氮、磷物質時，會造成浮游植物繁殖旺盛，出現富營養化狀態，總氮是衡量水質的重要指標之一。目前測定總氮的方法有堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法（HJ 636-2012）[1-2]、流動注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法[3]等，前者操作簡單，不用加強酸、強堿等有害物質，得到廣泛應用，但在測定過程中受儀器、試劑、實驗環境等因素的影響，其準確度難以掌握。王毛蘭[4]探討了堿性過硫酸鉀對紫外分光光度法測定總氮的影響，王彩蝶[5]強調了配制堿性過硫酸鉀應注意的因素，本文從儀器設備、實驗用水到試劑純度方面探討了導致試驗結果異常的原因，發現試劑的純度對測定結果影響很大。

1 實驗原理

在120℃～124℃堿性介質條件下，用過硫酸鉀做氧化劑，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，同時將水樣中大部分有機氮化物氧化為硝酸鹽。而后，用紫外分光光度法分別于波長220 nm和275 nm處測定其吸光度，利用硝酸根離子和溶解的有機物在220 nm處有吸收，而硝酸根離子在275 nm處沒有吸收，因此在275 nm處作為另一次測量，以A=A220-2A275計算硝酸鹽氮的吸光度值，從而計算總氮的含量。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

紫外分光光度計、壓力蒸汽消毒器、25 mL具塞玻璃磨口比色管。

2.2 試劑

高純水：實驗室現制；20%NaOH溶液：稱取20 g氫氧化鈉溶于高純水中，稀釋至100 mL；堿性過硫酸鉀溶液：稱取40 g過硫酸鉀（K2S2O8），15 g氫氧化鈉，溶于高純水中，稀釋至1000 mL。溶液存放在聚乙烯瓶中，可貯存一周；（1+9）鹽酸；硝酸鉀標準溶液：稱取0.7128 g經105℃～110℃烘干4 h的優級純硝酸鉀（KNO3）于高純水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。此溶液每毫升含100 μɡ硝酸鹽氮；硝酸鉀標準使用液：將貯備液用高純水稀釋10倍而得。此溶液每毫升含10 μɡ硝酸鹽氮。

3 步驟

標準曲線的繪制：分別吸取0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、8.00 mL硝酸鉀標準使用液于25 mL比色管中，用高純水稀釋至10 mL標線。 加入5 mL堿性過硫酸鉀溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩裹緊管塞，以防迸濺出。

將比色管置于壓力鍋消毒器中，加熱0.5 h，放氣使壓力指針回零。然后升溫至120℃～124℃開始計時，使比色管在過熱水蒸氣中加熱0.5 h。自然冷卻，開閥放氣，移去外蓋，取出比色管并冷卻至室溫。

加入（1+9）鹽酸 1 mL，用高純水稀釋至25 mL標線。在紫外分光光度計上，以高純水為參比，用10 mm石英比色皿分別在220 nm及275 nm波長處測定吸光度。用校正的吸光度繪制校準曲線。

4 結果及討論

按照試驗步驟進行實驗時，始終不能得到合理的線性關系，從而不能進行正常測試。

4.1 異常現象分析處理

（1）驗證紫外分光光度計是否正常。由于本實驗原理是紫外分光光度計在兩個短波條件下測定硝態氮吸光度值來測定濃度，因此可直接用硝酸鉀標準使用液配置一個濃度梯度系列，分別測定吸光度值，以硝酸鉀濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標繪制標準曲線，得到標準曲線方程為y=0.0109x+0.0064，相關系數 r=0.9979，從而可排除機器故障原因導致實驗結果異常。

（2）按照標準方法進行實驗 。按標準方法引入堿性過硫酸鉀并高溫高壓消煮30 min后加鹽酸并用蒸餾水定容測定，得到結果見圖1。

圖1 堿性過硫酸鉀氧化測定總氮曲線系列

結果出現異常，首先將第一個點換成蒸餾水，得到吸光度為0.075，等同于比色皿背景值。因此可排除是比色皿污染引起的結果異常，分析導致結果異常可能是引入的過硫酸鉀引起的。單測堿性過硫酸鉀吸光度值為3.718，由此可分析出有可能是因為過硫酸鉀反應不完全剩余過多引起結果異常。為此可按以下表1處理。

表1 加入不同試劑量對結果的影響分析

由于加入過硫酸鉀會使樣品吸光度值變化較大，導致實驗結果異常，理論上可以考慮少加過硫酸鉀進行實驗，或者換用純度更高的過硫酸鉀進行實驗。采購進口過硫酸鉀之后，用此過硫酸鉀與之前分析純氫氧化鈉重新進行空白測試，得出結果見表2。

表2 加入進口的過硫酸鉀與分析純氫氧化鈉測定的空白值

從表2可看出與之前結果已有明顯改善，但仍不能達到要求范圍內，空白值仍偏高，有待繼續改進，采購GR氫氧化鈉后重新測試。重新對照測試空白，得出結果如表3。

表3 加入進口的過硫酸鉀和優級純氫氧化鈉測定的空白值

結果已能達到要求范圍，可進行正常實驗。按標準曲線繪制步驟繪制曲線，得到標準曲線方程為 Y=0.0102X+0.009，相關系數 r=0.9991，空白校正吸光度為0.018 A，符合方法要求。

5 結論

化學試劑在水質檢測分析中的地位極其重要。從取樣到樣品處理、樣品測定都離不開化學試劑，一旦使用的化學試劑質量、純度等達不到實驗分析要求，就會對測定結果造成很大影響，經過多次實驗分析，找出影響實驗結果異常的原因主要是過硫酸鉀和氫氧化鈉純度不夠，通過采購純度更高的試劑進行分析，最終滿足方法要求。

參考文獻：

[1]HJ 636-2012，水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[S].

[2] 國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法[M].第4版.北京：中國環境科學出版社，2002：255-257.

[3]HJ 668-2013，水質 總氮的測定 流動注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法[S].

[4] 王毛蘭.堿性過硫酸鉀法測定水質總氮的影響因素[J].光譜實驗室，2006，（5）：1046-1049.

[5] 王彩蝶.過硫酸鉀對測定總氮的影響的探討[J].資源節約與環保，2017，（2）：15-17.