消解時間對堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水中總氮的影響研究與探討

孫 華，亓秀麗

(萊蕪市環境保護科學研究所有限公司，山東萊蕪 271100)

總氮量的定義是水中各種形態無機和有機氮的總量，無機氮包括氨態氮(簡稱氨氮)和硝態氮，氨氮包括游離氨態氮NH3－N和銨鹽態氮NH4+－N，硝態氮包括硝酸鹽氮NO3－N和亞硝酸鹽氮NO2－N;有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機堿、氨基糖等含氮有機物。總氮是引起水體富營養化的重要因子，其測定有助于評價水體被污染和自凈狀況。

目前常用的總氮測定方法為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。該方法受試劑含氮量、消解溫度、消解時間、儀器穩定性等因素的影響較大，但在試劑、儀器等均符合標準要求情況下，消解時間成為影響測定結果穩定性及準確性的關鍵。代小華［1］在《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮的方法優化》中指出，適當延長消解時間延長至45～50 min可避免空白值過高的問題，陳瓊［2］的研究表明消解時間最好延長至50 min。本文重在研究消解時間對堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水中總氮的影響及合理的消解時間。

1 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水中總氮的方法原理

在120～124℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物的氮轉化為硝酸鹽。硝酸根離子只在220 nm波長處有吸收，在275 nm處沒有吸收，而溶解的有機物在220 nm波長也有吸收，干擾測定，所以同時測定275 nm處的吸光度，用來校正硝酸鹽氮值。采用紫外分光光度法于波長220 nm和275 nm處，分別測定吸光度A220和A275，按公式(1)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。

A=A220－2A275(1)

本方法適用于地表水、地下水、工業廢水和生活污水中總氮的測定，當樣品量為10 mL時，本方法的檢出限為0．05 mg/L，測定范圍為0．20 ～7．00 mg/L。

2 試劑和材料

(1)新制備的去離子水、鹽酸溶液:1+9。

(2)氫氧化鈉(NaOH):優級純，含氮量應小于0．0005%;

過硫酸鉀(K2S2O8):優級純，含氮量應小于0．0005%;

硝酸鉀標準貯備液:購買國家有色金屬及電子材料分析測試中心有證標準溶液。

(3)TU－1810D紫外分光光度計:具10 mm石英比色皿;

高壓蒸汽滅菌器:最高工作壓力0．25 MPa，最高工作溫度138℃。

3 實驗準備

(1)國家環保總局標準樣品一支，編號為203251，標準值為2．48 mg/L，不確定度 ±0．17 mg/L，準確量取 10．00 mL 稀釋至250．00 mL。

(2)待測樣品兩份，1#樣品外觀透明，無色，無懸浮物;2#樣品外觀渾濁，淡黃色，無懸浮物。并對兩份樣品進行加標處理。

4 分析步驟

(1)分別量取 0．00、0．20、0．50、1．00、3．00 和 7．00 mL 硝酸鉀標準使用液(10．0 mg/L)于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，加水稀釋至10．00 mL。

(2)分別量取10．00 mL試樣(3(1)及(2))于25 mL具塞磨口玻璃比色管中。

(3)加入5．00 mL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汽滅菌器中，消解至頂壓閥吹氣，關閥，繼續消解至122℃開始計時，保持溫度在122℃之間30 min。自然冷卻、開閥放氣，移去外蓋，取出比色管冷卻至室溫，按住管塞將比色管中的液體顛倒混勻2～3次。

每個比色管分別加入1．0 mL鹽酸溶液，用水稀釋至25 mL標線，蓋塞混勻。使用10 mm石英比色皿，在紫外分光光度計上，以水作參比，分別于波長220 nm和275 nm處測定吸光度。

(4)將消解時間分別設定為40、50、60 min，重復上述操作，每個消解時間重復測定三次，記錄吸光度。

5 結果分析

5．1 消解時間對空白吸光度的影響

消解時間對空白吸光度的影響見表1。

表1 不同消解時間空白吸光度值

由表1可以看出，隨著消解時間增加，空白吸光度逐漸降低，消解溫度122℃消解時間達到50～60 min時，空白吸光度基本穩定，并滿足實驗對空白值的要求(空白試驗的校正吸光度Ab應小于0．030)。

5．2 消解時間對曲線穩定性的影響

由表1可知，消解溫度122℃消解時間為50～60 min時，對空白的影響較小，因此以下比對只針對消解時間為50min及60 min時進行比較。不同消解時間繪制的標準曲線見表2。

表2 消解時間對標準曲線的影響

以上結果表明，消解50min及60min時標準曲線均能達到校準曲線的相關系數r應大于等于0．999的標準要求，但消解時間為60 min時，曲線更加穩定，且相關性更高。

將待測樣品(3(2))進行加標處理，同時對國家標準樣品(編號為203251)及加標樣品在消解時間為50 min及60 min時分別進行測定，加標回收檢測結果見表3。

5．3 消解時間對檢測結果準確性影響

表3 不同消解時間對加標回收檢測結果的影響

國家標準樣品(編號為203251)在消解時間為50 min及60 min時的檢測結果分別為2．45 mg/L和2．44 mg/L。

通過以上實驗可以看出，消解時間為50min及60min時待測樣品加標回收率及國家標準樣品的檢測結果均能達到標準規定的準確度要求。

6 結論與建議

標準HJ 636－2012中的消解時間對總氮的測定影響較大，不但影響空白值，而且對曲線的穩定性、相關系數及檢測結果的準確性均有影響。檢測結果表明，消解時間在50～60 min時，空白吸光度基本穩定，盡管在消解時間為60 min時，曲線更加穩定，且相關性更高，但消解時間為50 min及60 min時待測樣品加標回收率及國家標準樣品的檢測結果均能達到標準規定的準確度要求。

因此，本著檢測結果準確且實驗過程簡便的原則，建議在總氮測定過程中，將消解時間定為50 min。