TOC+TN仪测定清洁地表水、地下水中总氮方法的研究

牛云景,张 帆

(运城市环境保护监测站,山西运城044000)

TOC+TN仪测定清洁地表水、地下水中总氮方法的研究

牛云景,张 帆

(运城市环境保护监测站,山西运城044000)

以华北某地区地表水和地下水为试材,采用 GB 11894-89和 TOC+TN仪两种方法进行总氮测试比较。分析结果表明:TOC+TN仪法测定总氮简便、快速、准确、环保。

TOC+TN仪;总氮;地表水;地下水

大量的生活污水、农田排水及含氮工业废水排入水体,使水中有机氮和无机氮化物含量增加,生物、微生物大量繁殖,消耗水中溶解氧,使水体质量恶化。水体中超标的氮、磷类物质造成浮游植物繁殖旺盛,出现富营养化状态,因此,总氮是衡量水质的重要指标之一[1]。国标GB 11894—89碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮的方法是:在120～124℃的碱性介质条件下,过硫酸钾作氧化剂,高压锅消解水样30min,冷却至室温测定。由于碱性介质中氨氮会以氨的形式逸散在水样消解时的气相中,这样测出的总氮只是硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及部分氨氮,往往对于氨氮过高的水样会出现氨氮高于总氮的结果。[2]传统的总氮消解法不仅耗时,而且操作过程繁琐,很难满足大批量样品的分析测试需要,并对测试时高压锅温度、压力、时间要求严格,对试剂过硫酸钾的纯度要求更为严格,大部分国产过硫酸钾(分析纯)空白过高而不能使用。用 TOC+TN仪分析总氮基本上能弥补国标方法的缺陷。

1 基本原理

1.1 国标 GB 11894—89碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮基本原理

采用过硫酸钾氧化使有机氮和无机氮化合物转变为硝酸盐后,再用紫外分光光度法进行测定。

1.2 TOC+TN基本原理

利用 TOC仪上增加一个总氮(TN)单元,能够对总氮进行分析,而且整个分析过程不需要化学试剂,环保、节约。它的基本原理是:样品注入燃烧管(炉温720℃)中时,总氮分解成一氧化氮,含有一氧化氮的载气在除湿器(电子冷却器)中冷却、除湿后进入化学发光式气体分析部,检测一氧化氮含量,从而测定样品中的总氮浓度。

一般样品中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮和有机氮的大部分呈现高检出率,部分有机氮如肼类、吡唑啉类、叠氮化合物等检出率不高,所以该检测方法比较适用于含微量有机物的清洁地表水和地下水。

2 实验部分

2.1 仪器

岛津 TOC-V CPH增加 TNM-1配件,带ASI-V自动进样器。

2.2 标准曲线

分别取浓度为:0.5,1.0,1.5,2.5,5.0,8.0,10.0 m g/L的总氮标准溶液进行分析,以浓度对响应面积绘制标准曲线(如图1所示),相关系数达0.999 8,线性良好。

图1 总氮标准曲线

3 结果与讨论

对标准样品203219,华北某地区两个地下水1#、2#,某地区两个地表水3#、4#,用两种方法分别进行测试,结果如表1、表2:

表1 TOC+TN方法样品测试结果 mg/L

表2 GB 11894—89方法样品测试结果mg/L

3.1 标准样品检验

标准样品 2032219真值范围:2.99±0.16mg/L,从表1、表2中得知两种方法测定均合格。

3.2 样品检验

3.2.1 1#样品 TOC+TN测试一致性检验

表1中,1#水样在检出水平5%的情况下,用 G检验最小值(偏离均值最大的)是否离群:

查表G0.05,8=2.03[3]

因为 G＜G0.05,8,故判断最小值4.23为正常值,即此组数据中无高度异常值。

3.2.2 1#样品两种方法等精度、系统误差检验

查表 F(7,2)=19.4[4],因为 F＜F(7,2),所以这两组数据是等精度的。

查表95%的置信水平下查表ta,f=2.26[4]

t＜ta,f,所以对于这个水样两种方法在95%的置信水平下是等精度的,而且也无系统误差。

3.2.3 同批水样两种方法测定比较

表3 两种方法样品测试结果比较

查表ta,f=2.77[4]

同批多个水样比较它们之间也无系统误差。

4 结论

从以上分析可以看出:使用 TOC+TN分析清洁地表水、地下水与国标方法比较,属于等精度,不存在系统误差,且这种方法与国标法比较还存在以下优点:

(1)简便快捷,每个样品的测定时间约为5～8 m in,带有自动进样器,更适合大批量样品的分析,减轻劳动力。

(2)重现性好,由于 TOC+TN分析方法,自动定量进样,为仪器分析方法,避免了人为操作的误差。

(3)准确性高,从实验和理论中可以看出能够准确地进行清洁地表水、地下水中总氮的分析。

(4)测试无需样品制备过程,整个分析过程省时、安全。

(5)分析过程中不需要另加化学试剂,不用接触有毒有害试剂,既节约开支又避免了环境污染,符合现代环保分析理念。

总之,TOC+TN分析清洁地表水、地下水中总氮,是既符合现代环保理念,又快速、安全、稳定的好方法,具备良好的推广应用前景。

[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002.12.254-257.

[2]齐文启.环境监测实用技术[M].北京:中国环境科学出版社,2006.6.541.

[3]章来麟.环境木质监测质量保证手册[M].北京:化学工业出版社,1994.

[4]上海市环境监测中心.GB 11894—89碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法制定总氮[S].北京:中国标准出版社.

[5]魏宗舒.概率与数理统计教程[M].北京:高等教育出版社,1983.10.18-50.

[6]武汉大学.分析化学[M].第4版.北京:高等教育出版社,2003.5.253.

Research on the Determination of Total Nitrogen in Clean Surface Water and Groundwater by TOC+TN Instrument

Niu Yunjing,Zhang Fan
(Yuncheng Environmental Protection Monitoring Station,Yuncheng Shanxi 044000)

Taking the surface and ground water of some area in north China as the tested materials,two methods determining total nitrogen by GB 11894-89 and TOC+TN instrument w ere compared.The results showed that:TOC+TN total nitrogen determination is simple,rapid,accurate and environment friendly.

TOC+TN instrument;total nitrogen;surface water,groundwater

X832

A

1008-813(2010)05-0040-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.05.013

2010-09-11

牛云景(1978—),女,山东省平陆县人,毕业于长春科技大学工业分析专业,环保工程师,现从事环境监测方面的工作。