紫外分光光度法測定水質(zhì)中總氮及影響因素探討

孔祥榮

摘要：總氮是水質(zhì)富營養(yǎng)化的重要檢測指標。紫外分光光度法是測定水質(zhì)總氮最常用的方法。但是，在實踐中，常出現(xiàn)空白值高、測量值不準等問題，而且測定值經(jīng)常波動。本文詳細分析了水質(zhì)總氮的影響因素，同時參考《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）提出了優(yōu)化方法提高測定值精度。

關(guān)鍵詞：紫外分光光度法;總氮;影響因素

隨著生活水平的提升和工業(yè)的快速發(fā)展，大量含氮廢水排入水中，我們研究水中有機氮無機二氧化氮比例，水中溶解氧被生物和微生物繁殖消耗，導致水質(zhì)的惡化。湖泊及水庫中有豐富的氮，可以提高浮游生物繁殖力。天然水體中排放物未經(jīng)處理或處理不完善的廢水導致水體中有機氮無機二氧化氮的大量增加，使天然水產(chǎn)生富營養(yǎng)化，從而導致水體中浮游生物的大量增加。為有效提高總氮測量精度，本研究對紫外分光光度法分析相關(guān)因素，并提出更具體的優(yōu)化方法。

一、紫外分光光度法的測定原理

在60℃以上的水溶液中，過硫酸鉀可以分解產(chǎn)生硫酸氫鉀和原子態(tài)氧，硫酸氫鉀在溶液中產(chǎn)生氫離子，故在氫氧化鈉的堿性介質(zhì)中促使消解完全，分解出的原子態(tài)氧在120～124℃高壓水蒸氣條件下使樣品中含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。在此基礎上，以無氨水做參比，采用紫外分光光度計測定220nm、275nm的吸光度，并計算吸光度值A=A220-2A275，計算總氮。

二、總氮測定實驗儀器與方法

（一）儀器與試劑

紫外分光光度計設備檢測（島津 UV-2600I）、比色皿（1cm）、比色管（25mL）、立式壓力蒸汽滅菌器。采用硝酸鉀標準使用液10.00mg/L、鹽酸溶液1+9、無氨水、氫氧化鈉、過硫酸鉀液等進行了實驗。

（二）測定方法

（1）選擇25mL比色管，取10mL樣品量用氫氧化鈉溶液或硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至5～9。（2）取堿性過硫酸鉀溶液5mL加入比色管并塞緊口塞，同時用紗布三層包裹瓶口并用繩子扎緊。（3）將比色管置于立式壓力蒸汽滅菌器中，溫度保持在120～124℃，開始計時滅菌30min。自然冷卻至60℃以下，打開立式壓力蒸汽滅菌器，取出樣品，常溫冷卻。冷卻之后將比色管中液體顛倒均勻2～3次，然后加入1mL的1+9鹽酸溶液，用無氨水稀釋到標準25mL線，定容混勻。（4）吸取比色管上清液放入1cm紫外分光光度計比色皿中。測量波長220nm、275nm的吸光度。

（三）標準曲線

選擇10.00mg/L標準使用液硝酸鉀和7支25mL同樣比色管。分別添加7種不同含量0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00和7.00mL于7支比色管內(nèi)，并使用無氨水稀釋至10.00mL。重復測定方法。

三、測定結(jié)果

總氮公式：C=m/V，C表示樣品中總氮的濃度（mg/L）;m是水樣的氮質(zhì)量（mg）;v是采樣體積（L）。計算校正吸光度：Ar=As-Ab，其中Ar是校正吸光度，吸光度波長A220為220nm，吸光度波長2A275為275nm。Ab是零濃度（空白）溶液的校正吸光度。Ab220是零濃度（空白）溶液于波長220mm處的吸光度。Ab275是零濃度（空白）溶液于波長275nm處的吸光度。As是標準溶液的校正吸光度。As220是標準溶液于波長220mm處的吸光度。As275是標準溶液于波長275nm處的吸光度。Ar是標準溶液校正吸光度與零濃度（空白）溶液校正吸光度的差。

Ab=Ab220-2Ab275 （1）

As=As220-2As275 （2）

Ar=As-Ab （3）

四、影響因素討論

（一）環(huán)境和設備

空氣中的灰塵可以與簡單的有機化合物、氨水、濃鹽酸等相結(jié)合。而且銨鹽可以部分分解。因此，最好不要在同一實驗室中使用總氮與氨氮，以避免交叉污染。檢驗工具應及時清洗、填充、鹽酸浸泡（1+9）控干，以避免有機物等更難清洗的物質(zhì)的影響，盡可能分別使用、清洗和儲存器皿。不要裝入含硝酸溶液的酸缸，否則樣品不穩(wěn)定，影響數(shù)據(jù)的準確性。

（二）實驗用水

國家標準要求在整個周期分析過程中使用的實驗水為無氨水，是為了避免水介質(zhì)NO3一、NO2一影響實際實驗值。但在實驗過程中，同時要保證在空白實驗中，空白吸光度值（A=A220-2A227）小于0.03，現(xiàn)在使用陽極離子交換樹脂生產(chǎn)的去離子水很普遍，但通過實驗使用去離子水以及無氨水的對比，使用無氨水的空白吸光值小于0.030。因此為了提高測定結(jié)果的準確度以及精密度，選擇無氨水更佳。

（三）樣品的制備和儲存

這項實驗的決定性因素是過硫酸鉀，它影響了含氮量。不同的廠家不同純度的過硫酸鉀試劑對總氮測定時空白值存在差異。在堿性過硫酸鉀溶液配制過程中，溫度過高會導致過硫酸鉀分解失效，因此要控制水浴溫度在60℃以下，而且應待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，再將其與過硫酸鉀溶液混合、定容。因此，必須嚴格控制實驗設施的選擇、配制和儲存。

（四）消解樣品

理論上，總氮分析的結(jié)果應大于或等于總氮三氮（硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮）之和，但有時異常。過硫酸鉀的消解是其原因之一。消解前，要保證比色管密封完好，放置于立式壓力蒸汽滅菌器內(nèi)。消解后，壓力計后閥門應打開至零，高壓鍋內(nèi)溫度應降至60℃以下再打開立式壓力蒸汽滅菌器，以防止壓力突然變化，從而使溶液在比色管中起爆沸，甚至比色管也會爆炸。比色管要放置室溫冷卻。立式壓力蒸汽滅菌器要定期檢查橡膠密封圈情況，并且每周進行清洗。在實驗中觀察到，消解時間的長短也會影響結(jié)果，因此消解滅菌時間最好控制在40min以內(nèi)。

五、結(jié)論/小結(jié)

紫外分光光度法測定是檢測水中總氮的常用方法。測定過程中，要控制受到各種因素的影響，防止實驗數(shù)據(jù)中的值不準確，結(jié)果不準確，結(jié)果不可靠。為提高測量精度，操作人員結(jié)合總氮測定原理和操作要求進行精細控制，可從環(huán)境設備、實驗用水、樣品制備和儲存、樣品消解等方面采取措施優(yōu)化實驗，減小實驗誤差。

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