離子色譜法和分光光度法測(cè)定地下水中亞硝酸鹽氮的對(duì)比

呼爾西旦·吾斯曼

（伊犁州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，新疆 伊寧 835000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工、農(nóng)、畜牧業(yè)的發(fā)展速度不斷提升，GDP的增速也在逐年上升。但是隨之而來(lái)的則是對(duì)環(huán)境的破壞，工業(yè)廢水亂排亂放、農(nóng)業(yè)種植過程中使用的農(nóng)藥、畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中牲口糞便的隨意堆放、生活廢水未經(jīng)處理排放等等一系列問題嚴(yán)重污染著地表水以及地下水，影響著我們生活居住的環(huán)境。隨著我國(guó)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，我國(guó)出臺(tái)了許多關(guān)于水環(huán)境監(jiān)測(cè)的相關(guān)法規(guī)與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。亞硝酸鹽，一類無(wú)機(jī)化合物的總稱，人體服用過量會(huì)引起中毒反應(yīng)，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)生命安全問題。地下水在居民生活中用途廣泛，如灌溉、飲用等，如果長(zhǎng)期飲用含有亞硝酸鹽的水體，會(huì)在人體中產(chǎn)生富集作用，導(dǎo)致慢性中毒。在《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848）中，亞硝酸鹽作為毒理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行控制。亞硝酸鹽氮是水體中含氮有機(jī)物進(jìn)一步氧化，在變成硝酸鹽過程中的中間產(chǎn)物。水中存在亞硝酸鹽時(shí)表明有機(jī)物的分解過程還在繼續(xù)進(jìn)行，亞硝酸鹽的含量如太高，即說明水中有機(jī)物的無(wú)機(jī)化過程進(jìn)行得相當(dāng)強(qiáng)烈，表示污染的危險(xiǎn)性仍然存在。對(duì)地下水中亞硝酸鹽含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以更好地了解水體情況。在《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848）對(duì)亞硝酸鹽的檢測(cè)其推薦方法為分光光度法，但該方法前處理相對(duì)復(fù)雜。近年，離子色譜法在水體質(zhì)量控制中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)水體中無(wú)機(jī)陰離子進(jìn)行測(cè)定主要采取離子色譜法，該方法具有靈敏度高、專屬性強(qiáng)、分辨率高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。在本研究中，分別對(duì)離子色譜法與分光光度法進(jìn)行亞硝酸鹽氮檢測(cè)方法的驗(yàn)證，并對(duì)3份不同的水樣進(jìn)行亞硝酸鹽氮含量的檢測(cè)，對(duì)兩種檢測(cè)方法進(jìn)行比對(duì)研究。

1 參考標(biāo)準(zhǔn)

離子色譜法：HJ 84-2016 水質(zhì)無(wú)機(jī)陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測(cè)定離子色譜法。分光光度法：GB/T 7493-1987 水質(zhì)亞硝酸鹽氮的測(cè)定分光光度法。

2 儀器與試劑

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

離子色譜儀：Dionex IC-1000型離子色譜儀（生產(chǎn)單位：美國(guó)Dionex公司）；

陰離子色譜柱：Thermo Scientific（4×250 mm）；

紫外-分光光度計(jì)：北京普析通用儀器 TU-1910；

比色皿：光程10 mm；

純水儀：艾柯AKDS-Ⅱ超純水機(jī)。

2.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑

亞硝酸鈉（NaNO2）：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。使用前應(yīng)置于干燥器中平衡 24 h；

碳酸鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

碳酸氫鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

磷酸、鹽酸、高錳酸鉀：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

顯色劑。

2.3 試驗(yàn)條件

2.3.1 離子色譜法

淋洗液組成設(shè)定為NaCO3與NaHCO3的組合混合液：c（Na2CO3）=6.0 mmol/L，c（NaHCO3）=5.0 mmol/L；

再生液為硫酸（濃度：50 mmol/L）；

清洗液：超純水；

進(jìn)樣體積：25μL，流速：0.7 mL/min。

2.3.2 分光光度法

檢測(cè)波長(zhǎng)：540 nm。

2.4 試驗(yàn)過程

2.4.1 樣品的采集與制備

采用硬質(zhì)玻璃瓶或聚乙烯瓶收集水樣，離子色譜法在2天內(nèi)分析完畢，分光光度法在24 h內(nèi)分析完畢。

離子色譜法樣品的制備：水系微孔濾膜針筒過濾器將樣品直接過濾。

分光光度法樣品的制備：將一定體積的樣品轉(zhuǎn)移至50 mL比色管或容量瓶中并稀釋至刻度線，加入顯色劑1.0 mL，搖勻，靜置，測(cè)定pH（1.8±0.3）。加入顯色劑20 min～2 h內(nèi)，在540 nm處測(cè)定吸光度，吸光度范圍應(yīng)在0.2～0.7之間。

2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

離子色譜法：用NO-標(biāo)準(zhǔn)工作液配制濃度分別為0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L（即CN=0.023 mg/L、0.047 mg/L、0.094 mg/L、0.235 mg/L、0.47 mg/L）。

分光光度法：取亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)工作液（CN=1.00 mg/L）1.00、2.00、5.00、7.00、10.00 mL分別置于50 mL容量瓶中，用實(shí)驗(yàn)用水稀釋至刻度線，即得濃度為0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.1 mg/L、0.14 mg/L、0.2 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.4.3 精密度驗(yàn)證

批內(nèi)重復(fù)性：兩種方法均取中間濃度（離子色譜法：CN=0.094 mg/L；分光光度法：0.1 mg/L）重復(fù)測(cè)定6次，計(jì)算其測(cè)定值RSD；接受標(biāo)準(zhǔn)：RSD≤6.0%。

日間精密度：由兩名實(shí)驗(yàn)員分別在不同日期配制上述濃度的對(duì)照品溶液，分別重復(fù)測(cè)定6次，計(jì)算12次測(cè)定值的RSD；接受標(biāo)準(zhǔn)：RSD≤10.0%。

2.4.4 準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度以回收率進(jìn)行表示。以某飲用地下水作為本底，進(jìn)行加樣回收，分別采取3個(gè)濃度，每個(gè)濃度各3個(gè)樣品進(jìn)行分析。離子色譜法：N濃度1：0.023 mg/L；N濃度2：0.047 mg/L；N濃度3：0.094 mg/L；分光光度法：N濃度1：0.02 mg/L；N濃度2：0.04 mg/L；N濃度3：0.1 mg/L計(jì)算公式：回收率=實(shí)測(cè)值/理念值×100%。接受標(biāo)準(zhǔn)：回收率范圍在95.0-105.0%，且RSD≤10.0。

2.4.5 線性與范圍

離子色譜法與分光光度法分別采用3.2.2中配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)濃度樣品平行測(cè)定3次，取平均值，進(jìn)行線性回歸，得出回歸方程Y=bX+a，X表示峰面積，Y表示濃度值，計(jì)算相關(guān)系數(shù)r2。接受標(biāo)準(zhǔn)：r2≥0.95。

2.4.6 檢測(cè)限（LOD）與定量限（LOQ）

離子色譜法：LOD：色譜峰S/N≥3；LOQ：色譜峰S/N≥10。

分光光度法：標(biāo)準(zhǔn)差法：測(cè)定空白背景12次，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差S，LOD：將S乘以3得3S，將3S除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，即得；LOQ：將S乘以10得10S，將10S除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，即得。

2.4.7 水樣的測(cè)定

將3份水樣分別采用上述2種方法進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)水樣平行制備樣品6份，計(jì)算亞硝酸鹽氮的含量（以氮計(jì)）。

3 結(jié)果

3.1 精密度

離子色譜法批內(nèi)重復(fù)性RSD：1.30%；日間精密度1.32%；分光光度法批內(nèi)重復(fù)性RSD：1.64%；日間精密度1.33%，均符合要求，見表1。

表1 兩種方法精密度驗(yàn)證結(jié)果

3.2 準(zhǔn)確度

以樣品作為本底進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。離子色譜法平均回收率為100.37%，RSD：2.23；分光光度法平均回收率為100.00%，RSD：2.18，符合要求，見表2。

表2 兩種方法準(zhǔn)確度驗(yàn)證結(jié)果

3.3 線性與范圍

本次試驗(yàn)中以峰面積/吸收度與濃度進(jìn)行回歸分析，得回歸方程。離子色譜法：y=1.002x-0.409 9，r2=0.997；分光光度法：y=1.005x+0.211 3，r2=0.998，均符合要求。

3.4 檢測(cè)限（LOD）與定量限（LOQ）

分光光度法最低檢出濃度為0.003 mg/L，定量限為0.035 mg/L。離子色譜法檢出限為0.005 mg/L，定量限為0.049 mg/L。在GB/T 14848-2017中根據(jù)亞硝酸鹽氮的含量將地下水分為5類，其中Ⅰ類、Ⅱ類可用于各種用途，Ⅰ類值≤0.01 mg/L，Ⅱ類值≤0.1 mg/L，兩種方法均滿足各類水質(zhì)中亞硝酸鹽氮的含量測(cè)定。

3.5 樣品的測(cè)定

對(duì)3份水樣分別采取離子色譜法與分光光度法進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果接近，無(wú)顯著性差異（P＞0.05），見表3。

表3 兩種方法對(duì)3份水樣的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)自然界中水質(zhì)的監(jiān)測(cè)不僅保證人類的用水安全，更是衡量環(huán)境情況、作為環(huán)境污染情況的判定以及水質(zhì)定級(jí)、處理方法的確認(rèn)的依據(jù)。良好的檢測(cè)方法不僅需要較高的靈敏度、專屬性、準(zhǔn)確度，還需要較高的可操作性。在本研究中，離子色譜法與分光光度法在方法驗(yàn)證過程中所得結(jié)果均符合要求，對(duì)不同水樣測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異。分光光度法應(yīng)用較早，廣泛應(yīng)用于水質(zhì)的測(cè)定中，李慶波[3]等人采取紫外可見光譜檢測(cè)法對(duì)地表水中的亞硝酸鹽氮濃度進(jìn)行了研究，該方法具有良好的準(zhǔn)確度。但分光光度法對(duì)水樣的前處理較為復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)，增加了檢測(cè)過程的不確定性，分析時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。離子色譜法作為新型的檢測(cè)方法，在多方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。為了簡(jiǎn)化分析過程，降低人為誤差，離子色譜法在水質(zhì)檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。張見昕[4]、魏國(guó)芬[5]采用離子色譜法進(jìn)行水質(zhì)中的亞硝酸鹽氮的測(cè)定，并與分光光度法進(jìn)行對(duì)比，兩種方法得到的結(jié)果均無(wú)顯著性差異，具有可比性與替代性。隨著檢測(cè)分析技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的方法應(yīng)用在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)際工作中，如二階導(dǎo)數(shù)光譜法[6]、氣相分子吸收法[7]在測(cè)定水樣中亞硝酸鹽氮的含量方面均有所報(bào)道。分析方法在未來(lái)的應(yīng)用中，在保證準(zhǔn)確度與專屬性的前提下，簡(jiǎn)便、快捷是其發(fā)展的方向，可以在更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)更多的樣品進(jìn)行檢測(cè)。離子色譜法，其樣品前處理簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，與分光光度法相比，可以更好地節(jié)省分析時(shí)間與人力資源，可以更好地進(jìn)行樣品的檢測(cè)。