连续流动－分光光度法测定江河水中的总氮实验研究

冯洁娉，李万霞，冯佳和，关 歆

（广东省广州市海洋与渔业环境监测中心，广东 广州 510000）

1 引言

随着工农业发展，大量生活污水、近岸养殖废水及工业废水排放入江河，江河水质逐渐恶化，水体出现富营养化现象。总氮是衡量水体所受污染程度和水体富营养化程度最重要的指标之一，因此测定总氮含量对监测和评价水质污染状况具有重要的意义。国标方法用碱性过硫酸钾将水样中含氮化合物的氮元素氧化为硝酸盐，再用紫外分光光度法测定硝酸盐的含量。该方法需使用蒸汽高压锅消解，不仅耗时，而且稳定性差，也存在一定的安全隐患。而用连续流动分析仪测定水中的总氮，使检测过程自动化，不仅节省时间，而且可以实现大批量样品同时分析，大大提高了分析效率，同时获得较高的准确度和精密度。

2 实验部分

2.1 实验原理

通过在线紫外消解，过硫酸钾被光分解为硫酸盐自由基。样品中的无机氮和有机氮被硫酸盐自由基氧化为硝酸盐，硝酸盐通过镉圈被还原为亚硝酸盐，与磺胺进行重氮化反应，反应产物再与1－萘替乙二胺二盐酸盐作用，生成深红色偶氮染料，于550nm波长处进行分光光度测定，得到相应的峰值信号，与标准系列对照后输出结果。

2.2 仪器和设备

实验仪器选用德国Bran＋Luebbe公司AutoAnalyzer3型流动分析仪，XY－2Sampler自动进样器，MT17总氮反应模块，AA3比色计。

2.3 试剂和标准

润湿剂:添加20mL30%Brij－35到约50mL去离子水中，稀释到100mL；

消解溶液:溶解3g氢氧化钠（优级纯）、14g硼酸钠和7g过硫酸钾（进口）到约700mL去离子水中，稀释到1000 mL；

显色剂:加150mL盐酸和10g磺胺到700mL去离子水中溶解，加入0.5g N－1－萘基乙二胺二盐酸溶解，稀释到1000 mL；

氯化铵溶液:溶解24g氯化铵到800mL去离子水中，用25%的氨水调整pH值到8.0±0.1，稀释到1000 mL，加1mL30%Brij－35，混匀；

咪唑缓冲液:溶解4g咪唑到900mL去离子水中，加入2mL盐酸和0.5mL储备硫酸铜溶液（0.01M的硫酸铜溶液）。用去离子水稀释到1L，加入1mL50%曲拉通溶液，混合均匀。

标准液:使用100.0mg／L的硝酸盐氮标准溶液，用去离子水稀释，配制成浓度分别为0.00mg／L、0.30mg／L、0.60mg／L、1.20mg／L、2.40mg／L、4.80mg／L的标准使用液。

2.4 参数设置

泵管:7＋2空气＋1进样器冲洗进样；速率30个／h；样品清洗时间3∶1；进样时间90s，冲洗时间30s；浓度单位mg／L；平滑16；峰窗口开始50%，结束105%；波长550nm。

2.5 实验步骤

（1）连接仪器，启动软件，设置参数。先关闭镉圈的四通阀，把接氯化铵试剂的管路咪唑缓冲液中，其他管路放入去离子水中，启动蠕动泵，待流速稳定后，将试剂管放入相应的试剂中。设置仪器增益。

（2）当所检测的江河水样较浑浊时，应先对水样进行离心再取样分析。当分析江河水样总氮含量超过标准曲线的线性范围时，需先对水样进行稀释，然后再进行分析。

（3）取标液和水样按序列放进自动进样器架子中。待基线走稳后，启动预设的程序，仪器进行自动进样、自动分析并自动计算结果。

（4）实验结束后，通过接氯化铵试剂的管路，用咪唑缓冲液清洗镉圈，并把镉圈充满咪唑缓冲液后关闭四通阀。若长时间不使用，则往镉圈通入氮气并关闭四通阀。然后把所有管路放进系统清洗液中清洗10min，再放进去离子水中清洗10min，然后把所有管路抽干，用干净的保鲜膜包住放好。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

把配制好的浓度系列标液进行测试，仪器输出的各浓度点的测定值与配置的浓度理论值对照、回归方程及相关系数见表1。结果表明，在0～4.80mg／L浓度范围内线性良好，相关系数在0.9998 以上。

表1 标准曲线

3.2 检出限（MDL）

根据美国EPA的规定，本文对浓度为0.04mg／L的标液进行了12次重复测试，测定结果分别为0.039、0.035、0.045、0.043、0.037、0.038、0.046、0.042、0.043、0.044、0.045、0.047mg／L。12次测定结果的标准偏差s＝0.004mg／L，方法检出限 MDL＝2.718×0.004＝0.01mg／L。可见，连续流动－分析方法检出限比国标方法低。

3.3 准确度与精密度

用连续流动－分光光度法和国标法分别测定环境标准样品（样品编号为GSBZ50026－94203225 和203226）的总氮含量，结果见表2。由表2可知，两组测定值均在标准参考值范围内，且相对标准偏差小于5%，可见连续流动－分光光度法测定水中的总氮具有较高的准确度和精密度。

3.4 样品加标回收率

对样品进行加标回收实验，结果见表3。由表3可见，加标回收率在95%～104%之间，满足分析测试的要求，而且进一步验证了实验方法的准确性和稳定性。

表3 加标回收率测试结果

3.5 江河水样的测定

2012年3月用连续流动－分光光度法测定珠江广州段3个站位表层和底层水样中的总氮，结果见表4。珠江广州段水中的总氮含量的平均值为8.13mg／L，是《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）第Ⅲ类水质标准（主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区）标准值的8倍，可见珠江广州段水体总氮污染严重。

表4 珠江广州段各站位总氮含量

3.6 操作注意事项

（1）在运行总氮时，关闭模块的加热池，加热池用于总磷的测定。

（2）确保各试剂管路放入相应的试剂瓶中，不能让活化剂进入UV消化器，否则会在玻璃圈管壁上形成壳状沉淀。

（3）实验结束后，镉圈需充满咪唑缓冲液关闭，若长时间不使用，则需对镉圈通入氮气并关闭四通阀放置。

（4）运行一段时间后，需用相同氮浓度的硝酸盐和亚硝酸盐检验镉圈的还原率，当还原率低于95%时，要对镉圈进行清洗或活化处理。

4 结语

通过测试，用连续流动－分光光度法测定总氮具有线性关系良好、检出限（MDL）较传统方法低、准确度和精密度高，以及加标回收率符合质量要求等特点。而且该方法省时，不受手工操作的影响，适合大批量地测定江河水中的总氮含量。

用连续流动－分光光度法测得珠江广州段水中的总氮含量的平均值为8.13mg／L，大大超过了水质标准值，珠江广州段水体总氮污染严重。因此，应采取积极的减排措施，并进行长期的监测。

［1］谭 怡，刘信安，魏 彪.紫外分光光度法用于三峡库区水体总氮的测定［J］.重庆大学学报，2006（6）:33～37.

［2］国家环境保护局.GB11894－89.水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法［S］.北京:中国环境科学出版社，2012.

［3］刘丽君，张秀忠，陆坤明.水质分析中的检出限及其确定方法［J］.净水技术，2003（22）:37～39.

［4］国家环境保护总局.GB3838－2002地表水环境质量标准［S］.北京:中国环境科学出版社，2002.

［5］陆慧慧，陆 茸.连续流动分析法与实验室国标方法总氮测定的比对研究［J］.科技创新导报，2010（33）:2～4.