消解管消解分光光度法在測定地表水總磷中的應用

吳 錦，黃德祥

(1.安徽省建筑工程質量監督檢測站有限公司，安徽 合肥 230088；2.中建材(合肥)粉體科技裝備有限公司，安徽 合肥 230088)

在我國國標中共將地表水分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類[1]，不同類別分別執行相應類別的標準值。其中，地表水中總磷是我國地表水檢測中一項重要的指標，在地表水中，磷以各種有機、無機磷酸鹽形式存在，其主要來源為生活污水、化肥、有機磷農藥及近代洗滌劑所用的磷酸鹽增潔劑等，但是過量的磷會使水體富營養化，水質渾濁，水質變差，溶解氧降低，水中生物死亡，進而影響整體水資源與生態環境。所以地表水中總磷的檢測意義重大。

目前我國國標[2]水中總磷的測定方法主要是鉬酸銨分光光度法，樣品的消解有兩種方法，第一種需要將裝有樣品的刻度管放入壓力鍋中高溫高壓消解，第二種為在樣品中加入強酸置于電熱板上加熱，反復蒸發消解。在這兩種消解方法中，第一種操作復雜，需要學習培訓特種設備——壓力鍋，操作不當，危險性較大，且如若刻度管密封性不好，會導致樣品蒸發漏液，數據不準確，重現性差。第二種則需要使用多種強酸，加熱消解過程中有酸霧逸出，存在不安全因素，樣品量很難控制，實驗時間較長。

為改進測定方法，提高實驗效率，有研究對測定方法進行了各種優化，比如使用新型儀器設備流動注射分析儀[3-4]，離子色譜儀[5]等等，但是需要采購這些大型儀器，重新學習培訓，整體耗費較高。還有研究對消解方法進行改進，比如恒溫干燥箱消解[6]，微波密封消解[7]，紫外光與臭氧消解[8]，石墨消解[9]等等，其中恒溫干燥箱消解樣品固定于燒杯中，易混亂，微波密封消解對設備精度要求較高，操作復雜，安全需求也較高，紫外光與臭氧消解預處理步驟繁瑣，石墨消解設備費用較高。

隨著各種消解方法的不斷更新進步，為保證操作簡單，安全，耗費低，不用采買大型儀器設備，實驗效率高，樣品受熱均勻，消解完全，一種專門的加熱設備——消解管消解裝置開始應用。該裝置中將加熱管置于消解孔里受熱面積大，升溫速度快，消解管容易固定，上樣量大，且操作簡單，螺旋蓋密封，直接加熱，樣品不易損失，實驗時間明了，提高了實驗效率。該方法的使用不僅縮短了實驗時間，也很大程度的節約了實驗器材，加大了上樣量，簡化了實驗步驟，且加熱溫度時間可調可控，精準設定。

由于總磷的測定準確性受控于消解完全度，為驗證該法的科學性與準確性，且與國標方法保持一致性，就需要用總磷標準溶液進行比對實驗驗證，以確定這種消解方法的使用效果。

1 實驗部分

1.1 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。

1.2 主要儀器與試劑

明天XJ-Ⅲ消解裝置，島津UV-1800雙光束紫外可見分光光度計

水中總磷溶液標準物質，標準物質編號：GBW(E)083181，產品批號：2006228，濃度：1000±1%mg/L，研制單位：壇墨質檢科技股份有限公司

過硫酸鉀溶液(50g/L)：將5g過硫酸鉀溶解于水，并稀釋至100mL。

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

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

1.3 實驗方法

取15mL水樣(空白相同)于消解管中，加2.5mL過硫酸鉀，旋緊密封蓋，依次將消解管插入已達140℃的消解裝置恒溫體孔中，按啟動鍵，計時15min。消解結束后，將消解管依次取出，待管內液體冷至室溫，加蒸餾水稀釋至25mL，向消解管中加0.6mL抗壞血酸溶液，混勻，30秒后加1.2mL鉬酸鹽溶液充分混勻。室溫放置15min后，在波長700nm處，3cm比色皿比色。

2 結果與討論

2.1 消解條件

為提高實驗效率，固定消解時間15min，通過改變實驗溫度進行實驗，樣品吸光度越大，消解越完全。分別在100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃，對1.0mg/L的總磷標準溶液進行消解比色，數據結果見表1。

表1 不同消解溫度下樣品吸光度的結果

對消解溫度與吸光度關系做趨勢圖如圖1所示。

圖1 消解溫度與樣品吸光度的趨勢圖

隨著消解溫度的升高，吸光度增加，反映為消解完全度越來越大，從圖上可以看出，當消解溫度達到140℃時，吸光度增量不甚明顯，趨于平穩。從實驗操作安全角度來看，不便于選擇150℃、160℃等更高的消解溫度。故選擇消解條件為140℃，15min。

2.2 工作曲線

取0.5ug、1.0ug、2.0ug、3.0ug、5.0ug、10.0ug、15.0ug總磷標準溶液，按測定步驟進行測定，扣除空白實驗的吸光度后，和相對應的磷含量繪制工作曲線。見表2，如圖2所示。

圖2 總磷標準曲線圖

表2 不同濃度總磷標準溶液扣除空白后吸光度的結果

從上圖得出，總磷標準曲線相關系數r=0.99997，反映該標準曲線線性相關良好。說明在140℃，15min的消解條件下，總磷消解反應完全，隨濃度的增加，吸光度呈線性相關。

2.3 檢出限

根據HJ 168-2010[10]的分光光度法檢出限的計算公式檢出限MDL=0.01/b，式中b為回歸直線斜率，b=0.0588。則使用140℃，15min消解條件下，15mL樣品的檢出限為0.01mg/L，與國標方法無顯著性差異。

2.4 精密度

用0.08±1%mg/L的總磷標準溶液進行6次平行實驗，數據結果見表3。

表3 0.08mg/L總磷標準溶液測定結果

6次平行實驗測定結果均符合要求，相對標準偏差為0.71%，與國標方法無顯著性差異，反映140℃，15min消解條件的實驗方法精密度、重現性較好，能滿足實驗室定量分析要求。

2.5 回收率

用總磷標準溶液0.06mg/L、1mg/L進行空白加標回收，對該方法的準確度進行分析實驗，見表4。

表4 空白加標實驗測定結果

由上表可知，兩個濃度的總磷標準溶液空白加標的回收率在100.4～101.0%范圍內，140℃，15min消解條件的實驗方法準確度可滿足實驗要求。

3 結語

使用消解管在140℃，15min條件下消解地表水中總磷，該方法的線性、檢出限、精密度、準確度均能滿足實驗要求。該方法的使用，相較于國標方法簡化了操作步驟，提高了實驗效率，相較于其他微波消解，流動注射分析等方法，也省去了重新采買、學習的過程。消解管消解快速、安全、不漏液、上樣量大、上樣有序不錯亂，可廣泛應用于地表水中總磷的測定。