紫外分光光度法測定水中總氮的影響因素探討

趙昌平，康達蓮，趙 杰，閆 敏，曹睿成

(蘇州國環環境檢測有限公司，江蘇 蘇州 215000)

生活污水、農田排水以及含氮工業廢水直接進入水體之后，會使水體中的有機氮濃度和無機氮濃度大大增加，與水中磷一起則會引起富營養化，導致水體異味甚至惡臭[1]，如果滲入地下，就會引起地下水中的亞硝酸鹽濃度急劇增加，從而導致該地區人群癌癥多發[2]。因此準確分析水中總氮濃度至關重要。目前測定水中總氮最常用的方法是堿性過硫酸鉀分光光度法，該方法原理簡單，但是耗時長，影響因素較多，而且不易控制[3]，本文通過結合實際工作經驗對此進行了研究和探討。

1 原 理

堿性過硫酸鉀在120 ℃下可以使水樣中的含氮化合物的氮轉化為硝酸鹽，通過紫外分光光度計在波長220 nm和275 nm處，分別測定吸光度A220和A275，按A220-2A275計算得出吸光度A，其中總氮(以N計)的濃度與吸光度A成正比[4]。

2 儀器設備及主要試劑

Cary 60型紫外分光光度計；YX280/20手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌器；Milli-Q超純水機；具塞比色管(25 mL)；1 cm石英比色皿。

總氮標準貯備液(100 μg/mL硝酸鉀溶液)；過硫酸鉀；氫氧化鈉；鹽酸溶液(1+9)。

3 主要影響因素

3.1 水樣放置時間

通過研究四種不同類型的水，分別是地表水1、地下水2、有機廢水3、無機廢水4，測定其水中總氮濃度，研究不同放置時間對水中總氮濃度的影響，實驗結果見表1。

表1 不同放置時間對總氮濃度測定的影響

由表1中的數據我們可以看出，地表水1中的總氮濃度隨水樣放置時間的增加而變大，并且放置前期的濃度變化較為平緩，而后期濃度變化相對大，最多可留樣三天。地下水2中的總氮濃度隨放置時間增加而減小，前期濃度變化較小，后期濃度變化逐漸增大，最多留樣3～4天。有機廢水3中總氮的濃度隨放置時間的增加而增大很快，最多留樣三天。而無機廢水4水樣放置7天后，總氮濃度的變化并不明顯，因此可留樣保存7天。

3.2 消解冷卻時間及方式對空白吸光度的影響

水中總氮濃度的測定需要進行高壓消解，但從升壓到降壓再到放氣、冷卻需要較長時間，將水樣從高壓鍋中拿出后，按照標準 HJ 636-2012中的方法[5]，當消解完全后，取出水樣，冷卻至室溫即可，但是不同的冷卻方式及冷卻時間對空白吸光度的影響很大。本實驗分別自然冷卻20 min、自然冷卻40 min、自然冷卻60 min、自然冷卻80 min后加(1+9)鹽酸進行空白吸光度的測定，以及消解結束后，取出比色管，并用冷水浸泡10 min以及冷水浸泡20 min的處理方式對空白吸光度進行了分析，結果見表2。

表2 水樣冷卻時間及方式對總氮濃度測定的影響

從表2中的數據可以看出，隨著冷卻時間增加，空白值逐漸下降，60 min后空白值達到要求(<0.030)，之后延長時間變化不大。故試樣從壓力鍋取出后，自然冷卻至少 60 min后再進行后續試驗。另外取出試樣后通過冷水浸泡10 min和20 min，結果無明顯差異。但相對偏差相比自然冷卻稍大。綜合結果看，自然冷卻至少 60 min，通過冷水浸泡10 min以上，也可達到要求，而且節約時間。

3.3 水樣pH值的影響

總氮樣品分析前，需要先調節水樣的pH值至一定的范圍內后再測定。試驗發現，同一水樣，pH值不同，總氮的測定結果有較大差異，結果見表3。

表3 水樣pH值對總氮濃度測定的影響

從表3中可以看出，pH在5～9時數值最高，且準確度較高(±5%以內)，值波動性較小；超出此范圍數據數值偏低，準確度下降(均超出±5%)。推測可能的原因是在強酸性環境下[6]，加入水樣中的堿性過硫酸鉀試劑被部分中和，導致其氧化能力下降；而在強堿水樣中過量的堿又在一定程度上抑制了堿性過硫酸鉀的氧化能力。因此，分析總氮前應將待測水樣pH值調至5～9范圍內，接近中性時測定結果最準。

3.4 比色前放置時間的影響

對于同一個水樣，加入(1+9)鹽酸溶液之后，研究放置時間長短對測定結果的影響，實驗結果見表4。

表4 不同時間對測定總氮濃度測定的影響

由表4中數據可以看出，水樣1和水樣2 以及標樣的測定結果隨放置時間延長而增大，但在偏差范圍內(RSD<5.0%)，因此，比色前放置時間的多少對總氮的測定結果影響較小。

4 結 論

不同種類的水樣對存放時間要求不同，無機廢水7天內隨存放時間影響不大，可留樣7天。地表水和有機廢水中的總氮含量會隨水樣存放時間的延長而不斷增加，最多留樣三天。而地下水中的總氮濃度呈相反趨勢，最多留樣3～4天。在取樣前應將待測樣的pH值調至5～9范圍內，近中性時測定結果最佳。樣品在高溫消解后需自然冷卻至少60 min以上才能比色，或者冷水浸泡10 min以上，且高溫消解后放置時間對測定結果無實質性影響。