基于紫外分光光度法的水質總氮測定中的影響因素研究

楊宏娟 趙羽 穆旭東

摘要：氮是水資源中的一種化學元素，以硝酸鹽，亞硝酸鹽等形式存在。利用硫酸鉀消解法紫外線光譜法測定水中總氮含量。其結果顯示，實驗器皿、實驗用水、過硫酸鉀的純度、堿性溶液的儲存時間對空白的吸光度值產生影響。在實驗確定的最佳條件下，得出的結果是正確可靠的，將作為總氮檢測的技術支持。

關鍵詞：水質;總氮;測定;影響因素

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.041

Research on influencing factors in determination of total nitrogen in water quality based on ultraviolet spectrophotometry

Yang Hongjuan，Zhao Yu，Mu Xudong

（Yinchuan China Railway Water Group Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750000，China）

Abstract：Nitrogen is a form of chemical element in water， in the form of nitrates and nitrites.Determination of total nitrogen in water by ultraviolet spectrometry with potassium sulfate digestion method.The results showed that the absorbance of the blank was affected by the purity of the experimental vessel，the experimental water，the potassium persulfate and the storage time of the alkaline solution.Under the optimum conditions determined by the experiment，the results obtained are correct and reliable，and will be used as technical support for the determination of total nitrogen.

Key words：Water quality;Total nitrogen;Determination; Influencing factors

1 概述

黃河水作為地表生態系統的一種獨特的資源，是人類賴以生存的自然因素，它在供水、洪水、養殖、旅游、航海、生態平衡的維護和環境保護等方面發揮著巨大的社會經濟作用。但由于人口的增加，工農業的迅速發展，經濟利益和人民環保意識的薄弱等原因，大量未處理的工業廢水和生活污水直接排放，使水體污染日益嚴重。另外，一些生產、生活污水和工業廢水等含氮污水未經處理直接排入河流中，這使得有機氮和無機氮的化合物是水中數量增加，導致大量的水中的微生物繁殖，水質惡化，可見，水中氮含量是影響其發展的重要因素，而總氮含量成為水質檢測的重要標準，是確定水質狀況的有效手段之一。

在檢測總氮的方法中，由于堿性過硫酸鉀消解法操作簡單、成本低等特點備受學者關注。但是該方法在實際檢測過程中空白值偏高、相關系數不穩定等問題，對檢測數據準確度、精密度、重現性等產生不利影響。本文從實驗用水、實驗試劑、實驗器皿等方面分析了總氮檢測過程中的影響原因，進一步完善堿性過硫酸鉀消解法，作為實際檢測過程的技術支持。

2 實驗設計與結果分析

2.1 試劑

過硫酸鉀（GR），氫氧化鈉（AR），鹽酸（AR），硝酸鉀（AR）。

總氮標準物質：10mg/L。

新鮮蒸餾水，無氨水：自制。

堿性過硫酸鉀溶液：4g過硫酸鉀，1.5g氫氧化鈉，溶于水中稀釋到100mL溶液中，再用聚乙烯瓶。

鹽酸溶液：體積比1：9稀鹽酸溶液。

2.2 儀器設備

DR5000紫外線分光光度計（哈希）、高壓滅菌器（上海申安安醫療機械廠）、25mL具塞比色管、大肚吸管、刻度管。

繪制標準曲線：在6個25mL的具塞比色管中依次加入總氮標準溶液0mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.00mL，用無氨水定容到10.00mL。

依次加入4mL過硫酸鉀堿性溶液，塞住瓶塞，用布條和繩子把蓋塞扎緊，以防止爆裂。

把扎緊的具塞比色管放置在高壓鍋，設置高壓滅菌器溫度達到120～124℃時，啟動計時器維持30min的溫度。

冷卻后打開閥門，打開外蓋，取出具塞比色管，冷卻至室溫，冷卻時間約0.5～2.0h。

冷卻室溫后加入鹽酸溶液（體積1：9）1mL，用氨水稀釋至25mL，搖勻。

將部分溶液轉移到1cm長的石英比色皿中，在紫外線分光度計中加入鹽酸溶液（體積比1：9）和氨溶液，測定樹脂的吸收亮度。

按照上述步驟進行水樣檢測，根據校正后的吸光度數據對標準曲線進行相應的總氮的質量濃度，計算總氮含量。

2.3 結果與討論

2.3.1 實驗器皿

在實際檢測過程中，實驗器皿的清潔程度對實驗空白值具有很大影響，為避免實驗器皿造成人為污染，必須高度重視實驗器皿的洗滌、存放等，實驗所需玻璃器皿、石英比色皿等應在（1+9）鹽酸溶液中浸泡24h以上（切勿將其浸泡在硝酸中），浸泡后應用自來水沖洗至少8次，再用純水沖洗直至管壁不掛水珠。

2.3.2 實驗用水

總氮檢測過程中對實驗用水要求較為嚴格，實驗室常規純水將導致空白值偏高且相關系數不好。本文對總氮實驗用水進行了對比實驗，并對實驗用水存放天數進行分析，結果表明：無氨水、新鮮純水的空白吸光度值小于0.030，存放2d的新鮮純水、無氨水大于0.030，不可采用。

2.3.3 實驗試劑

2.3.3.1 純度

為確保檢測分析數據的可靠性、準確性，實驗中應運用滿足實驗要求的化學試劑。實驗結果表明，根據空白值的吸光度值數據，不同生產廠家的過硫酸鉀其空白值結果不同（表1）。在這個實驗過程中，采用未經提純處理的過硫酸鉀其空白值過高，相關系數達不到0.999以上。但是使用進口德國默克的過硫酸鉀時，其標準曲線的相關系數能達到0.9997，其空白值低于0.030。但是對國產（國藥）過硫酸鉀進行提純后空白值低于0.030，相關系數達到0.9993。主要原因是不同廠家試劑的純度不同，空白時的光度數值也不同。

2.3.3.2存放時間的影響

在標本人03208在室溫下用5%的堿性過硫酸鉀消化1d，2d，3d，5d，7d（表3）。特別是03208總氮標本的實際價值：1.16 mg/ L± 0.15mg/ L， 1d，2d，3d后堿性過硫酸鉀的消解結果分別為1.18mg/ L，1.13mg/ L，1.06mg/ L，但5d，7d后堿性過硫酸鉀溶液的溶解量分別達到15%和20%，相對誤差超過了許可范圍。堿性硫酸鉀是一種氧化劑，不應與硫＼磷等還原性物質混合使用。另外，過硫酸鉀容易吸收水分，放出氧氣，因此，要注意保存在干燥的試劑柜中，以免失去藥效。且過硫酸鉀溶液在15℃以下不能超過6d。過硫酸鉀應立即配用，保存時間不得過長或超過3d，否則，隨著保存時間的延長，空隙的吸收光度和相對誤差會增大。這是因為過硫酸鉀在室溫中慢慢地分解。溶液中大量存在氫氧根離子時，分解產生的氫離子迅速中和，并加快分解速度。

3 對策建議

（1）紫外法測定總氮的消耗試劑是堿性硫酸鉀，過硫酸鉀的純度值與氫氧化鈉中含氮量直接影響空白值的吸光度值，特別是對過硫酸鉀要求很高[1]。有些市面上過硫酸鉀與氫氧化鈉的氮含量與實際試劑中的氮含量存在差異，分析人員在挑選性價比較高的試劑方面存在諸多困難[2]。檢測人員在選擇過硫酸鉀時主要考慮國產提純后的試劑或者選擇進口默克試劑。

（2）總氮測定的實驗用水為無氨水，傳統制備氨水的方法比較復雜，隨著檢測條件的逐步提高，實驗室已采用純機制準備的純水直接作為實驗用水。純水機越精密，制造的過程越密封，就越不容易被氨、硝酸、酚等污染。總氮的測定結果與傳統方法制造的氨水測定結果沒有差別[3]。建議將新制純水作為氮總實驗用水，這樣不僅操作簡便，而且能提高工作效率。

（3）在同一間實驗室進行多個檢測項目時容易把藥劑或樣品中的含氮污染物混入實驗室，影響測定結果。因此，應該把硝酸鹽氮、氨氮、總氮等含氮檢測項目分開實驗室進行檢測。在清洗玻璃器皿時應用無氨水進行反復清洗，避免影響實際測量值的準確性及精密度。檢測完畢后將玻璃器皿清洗干凈后用鹽酸溶液酸封。

（4）在用紫外線方法檢測總氮過程中，需利用高壓滅菌器進行消解，但是在消解過程中一定用繩將布和塞子綁緊，避免標準系列濃度的比色管中揮發出氨氣，影響檢測結果，同時每次消解完成后需對高壓滅菌器進行清理，更換純水，避免給下次實驗帶來誤差，影響檢測結果。

4 結語

總氮作為判斷地下水、地表水等污染因素的重要指標之一，過硫酸鉀消解紫外分光光度法便于操作、設備比較普及，易于實現。但是在檢測過程易產生空白值、線性相關系數等不理想的問題。根據實際檢測過程中的經驗，確定影響其結果準確性及空白值的一些因素，在實際檢測過程中應選用純度較高的過硫酸鉀試劑，可用新制得純水替代無氨水及實驗器皿無氨等，對保證總氮測定結果的準確性起到非常重要的作用。

參考文獻

[1]黃靜美.水質分析中總氮測定的影響因素探討[J].環境科技，2015（06）：60-63.

[2]李秋波.水質總氮測定的有關影響因素分析[J].分析儀器，2013（06）：119-121.

[3]周侶艷，徐偉，陳峰.紫外分光光度法測定水質總氮影響因素探討[J].資源節約與環保，2015（12）：59-60.

收稿日期：2020-09-11

作者簡介：楊宏娟（1987-），女，蒙古族，碩士研究生，工程師，研究方向為水質檢測方法開發及水質污染物。