總氮測(cè)定過(guò)程中的質(zhì)量控制研究

劉清海 張衡

摘要：總氮是我國(guó)水質(zhì)檢測(cè)中一項(xiàng)重要指標(biāo)，但在測(cè)定過(guò)程，檢測(cè)質(zhì)量通常容易受到分析儀器、試劑以及測(cè)定環(huán)境的影響，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)定結(jié)果誤差，在一定程度上較大影響了對(duì)水質(zhì)的評(píng)估結(jié)果。因此，對(duì)總氮測(cè)定過(guò)程中的質(zhì)量控制進(jìn)行研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以提升我國(guó)總氮測(cè)定的準(zhǔn)確性與質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：總氮；檢測(cè)結(jié)果；檢測(cè)質(zhì)量；控制策略

中圖分類(lèi)號(hào)：X830.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0127-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.076

Abstract： Total nitrogen is an important index of water quality testing in China. However， the quality of testing is affected by analytical instruments， reagents and environmental conditions during the testing process. The error of test results often occurs and the result of water quality assessment is severely affected. Therefore， The study of quality control in the determination of total nitrogen has very important practical significance in order to improve the accuracy and quality of the determination of total nitrogen in our country.

Key words： Total nitrogen； Detection results； Detection quality； Control strategy

總氮是一項(xiàng)衡量水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的指標(biāo)，其主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：有機(jī)氮含量與無(wú)機(jī)氮含量。對(duì)總氮測(cè)定的質(zhì)量控制能夠保障測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，有助于相關(guān)部門(mén)制定富營(yíng)養(yǎng)化治理措施，并及時(shí)解決水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。

1 總氮測(cè)定方法與測(cè)定原理

文章論述過(guò)程中總氮測(cè)定實(shí)驗(yàn)中使用的方法是我國(guó)《水質(zhì)總氮的測(cè)定》中提供的堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法，這種方法是將過(guò)硫酸鉀在50℃的水溶液中進(jìn)行完全分解；并在120～124℃溫度條件下，以堿性作為介質(zhì)，利用過(guò)硫酸鉀將水樣檢測(cè)中所有氮化合物轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。這一步驟完成后，再利用紫外分光光度法檢測(cè)吸光度，從而計(jì)算轉(zhuǎn)換后硝酸鹽的吸光度值，最后再結(jié)合吸光度值的變化曲線(xiàn)計(jì)算出總氮的含量；其中波長(zhǎng)控制在220nm位置以及275nm位置上，吸光度值為A=A220-2A275[1]。

2 對(duì)空白實(shí)驗(yàn)值造成影響的因素

空白值能夠直接對(duì)測(cè)定結(jié)果的靈敏度與精準(zhǔn)度造成影響，而實(shí)驗(yàn)中使用的試劑純度、水以及在消解中的時(shí)間、溫度都會(huì)對(duì)空白值的大小造成影響。因此，可以看出，即使是實(shí)驗(yàn)條件相同，以超純水或普通去離子水作為實(shí)驗(yàn)用水也會(huì)對(duì)空白吸光值造成影響。

而對(duì)空白值造成影響的另一項(xiàng)因素為消解過(guò)程的時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)中，消解過(guò)程中會(huì)將過(guò)硫酸鉀作為氧化劑進(jìn)行使用，但過(guò)硫酸鉀在波長(zhǎng)為220nm的條件，對(duì)紫外線(xiàn)具有較強(qiáng)的吸光能力，從而導(dǎo)致吸光度值上升[2]。另外，消解過(guò)程中的溫度對(duì)空白實(shí)驗(yàn)值也有一定的影響，其在很大程度上決定了空白值的大小，因此，在本文論述的實(shí)驗(yàn)中，溫度條件為120～124℃，不同消解時(shí)間條件空白值測(cè)定的結(jié)果如表1所示。

由此可以看出，在消解時(shí)間達(dá)到50min后，過(guò)硫酸鉀的吸光才處于穩(wěn)定狀態(tài)，甚至有所降低。而在方法中規(guī)定消解實(shí)驗(yàn)為30min，這樣的情況下過(guò)硫酸鉀并未完全實(shí)現(xiàn)分解，從而測(cè)定的空白實(shí)驗(yàn)值也存在偏差。

基于這樣的情況，在總氮測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，可以將實(shí)驗(yàn)用水替換成按流程特殊制定的無(wú)氨水，降低實(shí)驗(yàn)用水對(duì)空白值準(zhǔn)確度的影響；也可以在依照實(shí)驗(yàn)操作要求基礎(chǔ)上，將溫度控制在120～124℃之間，但消解的時(shí)間要延長(zhǎng)至50min以上。

3 分析儀器對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響

分析儀器對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生的影響主要是由紫外分光光度計(jì)參數(shù)偏差造成的，而儀器的波長(zhǎng)是紫外分光光度計(jì)的一項(xiàng)重要參數(shù)，會(huì)對(duì)分析儀器的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性造成直接影響[3]。在總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液為1.4mg/L的實(shí)驗(yàn)條件下，將波長(zhǎng)調(diào)制在220nm、221nm、222nm三個(gè)不同位置上對(duì)吸光度值進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果如2所示。

從上表可以發(fā)現(xiàn)，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，波長(zhǎng)每增加1nm，吸光度值的下降值為0.039，而由此造成的誤差大概在12%左右。

基于這樣的情況，筆者在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出了以下幾點(diǎn)控制分析儀器對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響的策略：一是定期由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中使用的分光光度計(jì)，并由專(zhuān)門(mén)的監(jiān)督部門(mén)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定，以期確保實(shí)驗(yàn)中波長(zhǎng)不出現(xiàn)誤差。二是在實(shí)驗(yàn)中如果需要對(duì)儀器的波長(zhǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么需要重新校訂，可以以1mg/L的總氮溶液作為實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行波長(zhǎng)準(zhǔn)確性檢測(cè)。在一般情況下，1mg/L總氮溶液在波長(zhǎng)為220nm的條件下，吸光度值應(yīng)為0.212，可以在進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換中以此作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。三是在對(duì)水樣展開(kāi)批量分析時(shí)，應(yīng)在相同實(shí)驗(yàn)條件下，以波長(zhǎng)作為約束條件，完成所有水樣的統(tǒng)一波長(zhǎng)檢測(cè)后再調(diào)換波長(zhǎng)，從而減少因波長(zhǎng)變換造成的吸光度值誤差。

4 分析試劑對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響

在總氮測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常使用到三種試劑：酸、堿、過(guò)硫酸鉀，但過(guò)硫酸鉀對(duì)測(cè)定影響較大，為此，文章只針對(duì)過(guò)硫酸鉀進(jìn)行討論。在進(jìn)行總氮測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)過(guò)硫酸鉀有著十分嚴(yán)苛的要求，試劑中總氮含量以及雜質(zhì)含量應(yīng)控制在0.005%以下，但由于不同廠家生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)批次的不同，試劑在質(zhì)量上的差異也比較明顯，文章選擇四家不同廠家在滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求情況，使用過(guò)硫酸鉀測(cè)定消解空白樣品吸光度值的結(jié)果如圖1所示。

由上圖的測(cè)定結(jié)果來(lái)看，在波長(zhǎng)270nm條件下，吸光度值會(huì)出現(xiàn)吸收峰值；在220nm波長(zhǎng)條件下，處于完全吸收的狀態(tài)；而在275nm以及220nm波長(zhǎng)條件下，過(guò)硫酸鉀又出現(xiàn)了小的吸收峰值。這表明，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中A瓶不能在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行使用，而其他三瓶中過(guò)硫酸鉀可以將水樣中的總氮完全消解掉，但在純度上還達(dá)不到要求，其空白實(shí)驗(yàn)值上呈現(xiàn)出了偏高的情況。由此可看出，在正常的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最好將波長(zhǎng)調(diào)制220nm與275nm。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，總氮測(cè)定結(jié)果是水質(zhì)檢測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，但其在檢測(cè)過(guò)程中受到多種因素的影響，文章通過(guò)對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果影響因素的分析，論述了在測(cè)定過(guò)程中控制各項(xiàng)因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響策略。但在展開(kāi)具體測(cè)定實(shí)驗(yàn)上，技術(shù)人員必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)方法的操作流程、實(shí)驗(yàn)儀器的使用規(guī)范正確操作，以此降低人為因素對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響，從而為測(cè)定結(jié)果的精準(zhǔn)性提供雙重保障。

參考文獻(xiàn)

[1]冰暢，蔡永久，安苗， 等. 水體氮質(zhì)量濃度升高對(duì)附著藻生長(zhǎng)和元素計(jì)量特征的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，27（8）：1376-1381.

[2]東亞，孫軍偉，楊惠娟， 等. 酶抑制劑對(duì)烤煙成熟期氮代謝及烤后煙葉品質(zhì)的影響[J].煙草科技，2016，22（3）：17-23.

[3]葛磊. 連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)水質(zhì)總磷、總氮注意事項(xiàng)及質(zhì)量控制[J].價(jià)值工程，2017，33（35）：133-134.

[4]郭姿珠. 水體中總氮測(cè)定方法的研究[D].中南大學(xué)，2008.

收稿日期：2018-04-02

作者簡(jiǎn)介：劉清海（1968-）男，大學(xué)本科，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。