鉬酸銨分光光度法測定總磷的方法研究

吳思慧，吳彩紅，薛文超

(上海市青浦區環境監測站，上海 201799)

磷是生物生長必需的元素之一，但水體中磷含量過高，可造成藻類的過度繁殖，水體富營養化，導致水質惡化，破壞水體的生態平衡。總磷的檢測分析至關重要。GB/T 11893-1989 水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法中有過硫酸鉀和硝酸- 高氯酸兩種消解方法[1]。過硫酸鉀消解法處理樣品效果更好，且具有重復性好，操作簡便，準確度高等優點，因此是總磷測定最常用的消解方法[2]。本文主要探討過硫酸鉀消解法在實驗過程中常見的一些問題以及影響因素。

1 方法原理

本實驗選用GB/T 11893-1989 水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法。

實驗原理：在中性條件下用過硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物。

2 實 驗

2.1 主要儀器

GR60高壓滅菌器；UV2550紫外可見分光光度計；50 mL具塞磨口比色管。

2.2 主要試劑

(1)過硫酸鉀溶液50 g/L：溶解5 g過硫酸鉀于水中，并稀釋至100 mL。

(2)抗壞血酸溶液100 g/L：溶解10 g抗壞血酸于水中，并稀釋至100 mL。

(3)鉬酸鹽溶液：溶解13 g鉬酸銨于100 mL水中。溶解0.35 g酒石酸銻鉀于100 mL水中。在不斷攪拌下，將鉬酸銨溶液徐徐加到300 mL(1+1)硫酸中，加酒石酸銻鉀溶液并混合均勻。

(4)磷酸鹽標準溶液：吸取2.00 mL磷酸鹽標準樣品(102817)于500 mL容量瓶中，用水稀釋至標線。此溶液每毫升含2.00 μg磷。

(5)環保部總磷標準樣品：批號203980，濃度為1.37±0.06 mg/L，取10.00 mL用水稀釋到250 mL，以下簡稱標準樣品。

本次實驗所用過硫酸鉀和硫酸皆為優級純，其余試劑為分析純。

2.3 實驗過程

向制備好的試樣中加入 4 mL 過硫酸鉀，將具塞比色管蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊，放在大燒杯中置于高壓滅菌器中加熱，待壓力達到 1.1 kg/cm，相對溫度為120 ℃時，保持30 min 后停止加熱。待壓力表讀數降至零后，取出放冷，然后用水稀釋至標線。

在消解液中加入1 mL抗壞血酸溶液混勻，30 s后加 2 mL鉬酸鹽溶液充分混勻。

室溫下放置15 min后，使用光程為30 mm比色皿，在700 nm波長下，以水做參比，測定吸光度。

工作曲線的繪制：分別取0.0、 0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0 mL磷酸鹽標準溶液(2 μg/mL)于 50 mL的具塞比色管中，按實驗操作進行處理，以水作參比，測定其吸光度。

3 結果與討論

3.1 工作曲線是否消解的影響

分別制備2組工作曲線，一組加入磷酸鹽標準溶液(2 μg/mL)直接加水定容到50 mL，測定吸光度。另一組工作曲線加入4 mL過硫酸鉀，120 ℃高溫消解30 min后測定吸光度，測定結果見表1。

表1 工作曲線是否需要消解的測定結果Table 1 Test results of whether the working curve needs to be digested

由表1可知，2條工作曲線的斜率相同，相關系數相同，只有截距有細微的不同。按照《水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》GB11893-89，試劑空白和工作曲線也要經與樣品同樣的消解操作，但在實驗過程中工作曲線是由正磷酸鹽配制，標準系列消解與不消解經過多次實驗證明沒有質變的差別[3]。2條曲線結果差距細微，不會影響最終的實驗結果。故在日常的實驗中，工作曲線可以不消解直接加顯色劑測定，簡化實驗步驟，節省時間。

3.2 過硫酸鉀加入量不同的影響

按實驗方法繪制標準曲線，線性回歸方程為y=0.0330x+0.0007，γ= 0.9999，取相同含量的標準樣品于比色管中，分別加入不同量的過硫酸鉀溶液，120 ℃高溫消解30 min后測定吸光度，測定結果見表2。

由表2可知，過硫酸鉀作為實驗中的氧化劑，必不可少，若不加過硫酸鉀，對實驗結果會造成很大的偏差。標準樣品濃度為(1.37±0.06) mg/L，過硫酸鉀加入量為2.00，4.00，6.00，8.00 mL時，標準樣品測定結果都在范圍內。故實驗過程中加入4 mL氧化劑即可使測定結果保持穩定，達到消解完全的目的，且過量的過硫酸鉀不會影響實驗結果。

表2 過硫酸鉀加入量不同的測定結果Table 2 Determination results of different amount of potassium persulfate

3.3 消解溫度不同的影響

取相同含量的標準樣品于比色管中，設置不同的消解溫度，消解30 min后測定吸光度，測定結果見表3。

表3 消解溫度不同的測定結果Table 3 Determination results of different digestion temperature

由表3可知，總磷消解溫度在120～130 ℃間時，標準樣品測定結果都在準確范圍內。總氮標準HJ636-2012要求在120～124 ℃之間消解30 min[4]，總磷標準GB/T 11893-1989要求在120 ℃消解30 min。總磷總氮都是常規監測項目，都需用到高壓鍋消解，高壓鍋消解一批樣品需2 h左右，耗時長。實驗發現總磷消解溫度控制在120～124 ℃時不會影響實驗結果，總磷樣品和總氮樣品可同時消解，便于在高壓鍋儀器不足時，保證實驗的及時高效。

3.4 顯色時間不同的影響

取0.50 mL，3.00 mL，10.00 mL標準溶液(2 μg/mL)于數支比色管中，加入顯色劑后，室溫20 ℃時測定不同顯色時間下的吸光度值，測定結果見表4。

表4 不同顯色時間的測定結果Table 4 Determination results of different development time

由表4可知，顯色時間10 min左右，3種不同濃度的樣品都已顯色完全，且隨著時間的增加，吸光度無顯著變化。說明顯色時間10～210 min間，樣品的顯色結果能一直保持穩定[5]，以工作效率看，顯色10～15 min比色最佳。

4 結 論

鉬酸銨分光光度法測定水中總磷，使用過硫酸鉀法消解時，工作曲線無需消解。日常實驗中加入4 mL過硫酸鉀即可，過量不會影響實驗結果。總磷消解溫度可選擇120～124 ℃，顯色時間10～210 min都能保持穩定，從工作效率，顯色10～15 min比色最佳。