氣相分子吸收光譜法與過硫酸鉀紫外分光光度法測定水中總氮的比較

摘要：采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（傳統法）、氣相分子吸收光譜法分別對水體中的總氮進行了測定，并對2種方法的原理、分析步驟、標準曲線以及準確度和精密度等方面進行了比較研究，通過比較，氣相分子吸收光譜法消耗的試劑量小，測定范圍寬，檢出限低，測定快速，精密度高，自動化強，為監測人員在實際工作中提高監測效率提供參考。

關鍵詞：堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法;氣相分子光譜法;總氮;比較

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract：The total nitrogen in water was determined by alkaline potassium persulfate digestion Ultraviolet Spectrophotometry （traditional method） and Gas Phase Molecular Absorption spectrometry，? the principles ，analytic procedure， standard curve， accuracy and precision are compared and studied. By comparison， GPMAS has got a smaller dose，wider determination range，lower detection limit，rappidder determination ， higher precision，stronger automation. It provides a reference for the experimenters to improve the monitoring efficiency in the usual work.

Keywords： Alkaline potassium persulfate digestion ultraviolet Spectrophotometry;Gas phase molecular absorption spectrometry;Total nitrogen;Comparison

總氮，是地表水、地下水含亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態氨及在消解條件下堿性溶液中可水解的有機氮及含有懸浮顆粒物中氮的總和。含氮量是衡量水質的重要指標之一。以每升水含氮毫克數計算。堿性過硫酸鉀氧化法前處理采用高壓滅菌鍋進行消解， 含氮化合物被消解成硝酸根離子，分別在220nm和275nm比色，吸光度相減，費時且低濃度樣品測定結果誤差大，計算起來繁瑣，對于未知濃度水樣的處理更是麻煩。本文采用了氣相分子吸收光譜法（帶在線消解裝置）對水中總氮進行測定[1]。此方法彌補了傳統方法原理上的不足，不受水體色度、濁度影響，而且對高濃度水樣， 可以通過儀器設置來自動稀釋水樣，減少人工操作，自動化較強。

1 方法原理

1.1 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[3]

在120～124 ℃堿性條件下，用過硫酸鉀作氧化劑，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合物氧化為硝酸鹽。用紫外分光光度計分別于波長 220 nm 與275 nm 處測定其吸光度，按 A=A220-2A275，計算校正吸光度A，總氮（以N計）含量與校正吸光度A成正比。

1.2 氣相分子吸收光譜法原理

樣品經過堿性過硫酸鉀氧化消解后，含氮化合物全部轉化為硝酸根，加熱情況下，三氯化鈦還原硝酸根離子為NO氣體[2]，214.4nm波長測定，該氣體的吸光度和待測成分的濃度呈線性關系，符合朗伯—比爾定律。由此得到總氮的含量。

2 主要儀器和試劑

上海北裕有限公司GMA3386氣相分子吸收光譜儀，帶總氮在線消解模塊。UV-1700紫外分光光度計，高壓蒸汽滅菌器。氣相分子吸收光譜法的總氮氧化劑與消解劑均向上海北裕有限公司購買。三氯化鈦溶液：三氯化鈦與鹽酸按3：1（V/V）。總氮標準使用液（4mg/L）：用移液槍移取4mL總氮標準溶液（500 mg/L）溶于500mL容量瓶中，用無氨水定容。堿性過硫酸鉀溶液：稱取40g過硫酸鉀溶于600mL水中，另稱取15g氫氧化鈉溶于300mL水中，待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，混合兩種溶液定容至1000mL，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周。總氮標準使用液（10mg/L）：用移液槍移取10mL總氮標準溶液（500 mg/L）溶于500mL容量瓶中，用無氨水定容。

3 實驗與分析

3.1 標準曲線的繪制與測試結果

3.1.1 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

分別量取0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL和5.00mL總氮標準使用溶液（10mg/L）于25mL具塞磨口玻璃比色管中，其對應的總氮（以N計）含量分別為0.00μg、2.00μg、5.00μg、10.00μg、30.00μg、50.00μg。加水稀釋至10.00mL，再加入5.00mL堿性過硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用紗布和線繩扎緊管塞，以防彈出。將比色管置于高壓蒸滅菌器中，加熱至120℃開始計時，保持溫度在120～124℃之間30min，冷卻至室溫后，每個比色管加人1.00mL鹽酸溶液，用水稀釋至25mL標線，蓋塞混勻。用10mm比色皿在紫外分光光度計上，分別于220nm和275nm處測定吸光度，繪制校準曲線 y=0.0106x-0.0074，r=0.9995，具體結果見表1。

3.1.2 氣相分子吸收光譜法

取總氮標準使用液（4mg/L）50mL，放置儀器設定好位置的進樣盤上，讓儀器自動稀釋總氮標準使用液（4mg/L），濃度點分別為0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.8mg/L、1.6mg/L、3.2mg/L、4.0mg/L濃度梯度，以吸光度為縱坐標，總氮濃度為橫坐標繪制標準曲線y=0.0401+0.0017，r=0.9998，具體結果見表2。

3.2 檢出限

按《HJ 168-2010環境監測分析方法標準值修訂技術導則》中的規定[4]，用總氮質量濃度為0.20 mg/L的標準溶液為樣品， 對樣品用兩種方法進行7 次平行測定， 求7次濃度值的標準偏差S，根據EPA的檢出限定義：NDL=t（n-1.099）·S，其中：t（n-1.099）置信度為99%和自由度為n-1時的t值;N：重復測量的樣品數量;S：測量水樣濃度值的標準偏差。連續測量7個樣品，在99%的置信區間，所以t（n-1.099）=3.143。結果如表3，氣相分子吸收光譜儀測定總氮的檢出限為0.018mg/L，低于堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法法中的檢出限。

3.3 準確度

用環境保護部標準樣品研究所的不同濃度質控樣進行準確度測試，測試結果見表4。

從表4中數據可知，兩種方法對不同濃度總氮標準樣品測量結果均在保證值范圍內，但GMA3386氣相分子吸收光譜法準確度較好。

3.4 精密度

取兩個不同濃度樣品用兩種方法連續6次平行樣測定，測定結果見表5。從實驗數據可知，兩種方法對不同濃度總氮樣品測量結果相對標準偏差均小于5%，但GMA3386氣相分子吸收光譜法精密度較好。

3.5 加標回收率

用兩種方法對地表水和污水進行加標回收測定，加標測定結果見表6。備注：堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法（方法1）;氣相分子吸收光譜法（方法2）。

4 結論

通過兩種方法的優缺點、原理、曲線測定、樣品測定以及準確度和精密度的對比分析，可以看出GMA3386氣相分子吸收光譜儀在實際樣品分析中具有很大的優勢，比傳統方法靈敏度更高，精密度好，檢出限低，該方法幾乎無需預處理，可以直接進樣分析，大大縮短了分析時間，在樣品量大的情況下可以中途增加樣品量，不必擔心高壓蒸汽滅菌器在加熱過程中無法增加樣品，減少了等待時間。特別是對特殊水樣，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法取樣量讓監測人員費力，而氣相分子吸收光譜法儀帶有自動稀釋功能。

參考文獻

[1]HJ/T199-2005，水質總氮的測定氣相分子吸收光譜法[S].

[2]臧平安.氣相分子吸收光譜法測定水中硝酸鹽氮[J].中國環境監測，1995（03）：4-6.

[3]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].

[4]HJ168-2010，環境監測分析方法標準制修訂技術導則[S].

收稿日期：2019-07-12

作者簡介：李華（1988-），女，漢族，本科，工程師，研究方向為環境監測。