浅析总氮测定中的影响因素

张锦鹏

(德宏州环境监测站，云南芒市678400)

伴随着社会的不断进步，工业化大生产的不断发展，大量生活污水、农田排水和含氮工业废水持续排入水体，使水中有机氮和各种无机氮化合物含量增加，生物和微生物类大量繁殖，消耗水体中的溶解氧，使水体质量恶化。湖泊、水库中含有超标的氮、磷类物质时，造成浮游植物繁殖旺盛，出现湖库富营养化状态。因此，总氮是衡量水质好坏的重要指标之一［1］。现行的《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾紫外分光光度法 (HJ636－2012)》操作简便，准确度高，对环境污染小，与其他分析方法相比有较明显的优势，是总氮测定的主要分析方法。但该实验对所用的实验用水、器皿、试剂纯度等有较严格的要求，任何一处实验环节出现偏差，都会对实验的结果造成影响。本文就此作一些浅析，希望能对相关分析人员有所帮助。

1 实验部分

1.1 适用范围

本标准适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中总氮的测定。当样品量为10ml时，本方法的检出限为 0.05mg/L，测定范围为 0.02～7.00mg/L。

1.2 原理

该方法的原理［1］是在60℃以上水溶液中，过硫酸钾分解产生硫酸氢钾和原子态氧，分解出的原子态氧在120～124℃，可使水样中含氮化合物中的氮元素转化为硝酸盐，在此过程中有机物同时被氧化分解，消解后的溶液用紫外分光光度计于不同波长 (220nm、275nm)下测得吸光度值，按A=A220－2A275计算硝酸盐氮的吸光度值，从而根据校准曲线计算总氮的含量。

此时加入氢氧化钠可以中和反应中的氢离子，使过硫酸钾分解趋近于完全。而在计算中之所以要扣除2A275的吸光度值，是因为溶液中的有机物在此波长处有吸收，而硝酸盐氮没有吸收，用以扣除有机物的影响。

1.3 实验仪器及主要试剂

UVmini－1240紫外分光光度计;立式蒸汽压力灭菌器;25ml具塞玻璃磨口比色管;无氨水(优普超纯水);硝酸钾标准使用液 (10mg/L):取10ml硝酸盐氮标准溶液 (500mg/L，102106)定容至500ml;碱性过硫酸钾溶液:称取40g过硫酸钾，15g氢氧化钠，溶于无氨水中，稀释至1000ml。

2 结果及讨论

2.1 试剂的影响

2.1.1 过硫酸钾的影响

过硫酸钾的纯度至关重要，它直接影响空白值的高低和实验结果的准确性。在HJ636－2012中要求，过硫酸钾的含氮量应＜0.0005%，但由于生产厂家不同，各家的试剂质量均存在不同程度的差异，有些厂家、批号的试剂含氮量甚至不能达到这个要求，杂质较多，从而造成空白值偏高，影响测定结果的准确性。因此过硫酸钾应该经提纯后使用，有些厂家的试剂经一次提纯后即可满足要求，有些厂家的试剂需经多次提纯后才能满足要求。本次实验所用的过硫酸钾经二次提纯，提纯方法是在1L广口瓶中置800ml无氨水，置于55℃的水浴锅中加热，缓慢加入过硫酸钾，直至不能溶解为止，这个过程比较耗费时间，接下来把完全溶解的饱和溶液放在室温中自然冷却 (广口瓶加盖，防止引入其他污染)，待完全冷却后放入4℃冰柜过夜，第二天倒掉上清液，并用无氨水清洗结晶体，倾去清洗水，再重复第一天的溶解—冷却—结晶步骤，进行二次提纯;二次提纯后的过硫酸钾，经55℃的干燥箱干燥后保存。二次提纯后，过硫酸钾样品损失量约为50%，但相比较进口过硫酸钾 (1瓶，500g)动折几百乃至近千元的价格，二次提纯的成本还是远低于进口过硫酸钾的购买成本。

表1 未提纯过硫酸钾标准曲线的吸光度

表2 经二次提纯的过硫酸钾标准曲线的吸光度

从表1可知，未进行提纯前，虽然标准曲线及斜率比较好，但在220nm处有两个吸光度值超过1;而275nm处的吸光度值均在0.2左右，吸光度值均较高，说明在该溶液中存在不少的有机物，这些有机物有可能会影响到样品特别是低浓度样品的测定。并且部分样品的吸光度比值 A275/A220×100% ＞20%，应予以鉴别［1］。

而从表2可以看到，在经过二次提纯后，220nm处的吸光度值没有超过1，275nm处的吸光度值也仅在0.01附近，说明经过二次提纯后，过硫酸钾中的杂质得到进一步去除，有可能对实验结果产生不利影响的因素也得到控制。所有样品的吸光度比值A275/A220×100%均＜20%。

从以上对比可以看出，通过对过硫酸钾进行二次提纯，能够有效地去除过硫酸钾中杂质对实验结果的影响，并且经过提纯后的过硫酸钾能够满足分析工作的要求，尽管二次提纯有近50%的试剂损耗，但相比较昂贵的进口过硫酸钾，二次提纯仍有较高的性价比。另外，溶解过硫酸钾时水温不要超过60℃，以免造成过硫酸钾分解，影响分析结果。

2.1.2 氢氧化钠的影响

在多年的总氨实验中，笔者一直使用分析纯的氢氧化钠，期间换过不同品牌的生产厂家，通过这几年的分析，目前尚未发现分析纯的氢氧化钠对实验结果有较大的影响。

2.2 实验室用水的影响

总氮的国家标准测定方法要求实验室用水为无氨水，但由于无氨水的制备较为麻烦，在实际分析工作中，我们分别选用过蒸馏水、优普超纯水和市售娃哈哈纯净水作为实验用水进行分析，其实验结果均能够满足要求，因此可以这样认为:按规范要求制作的实验室用水不对会本实验产生较大的不利影响，除非该水水质不纯［2］。

2.3 实验室环境的影响

实验过程特别容易引入空气中的氨，从而对实验结果造成影响，因此，总氮应与氨、硝酸盐氮等含氮类项目分开，不宜在同一个实验室，避免造成交叉污染。另外如有必要的话，在试验进行前，可用新制备的无氨水将已洗净的玻璃器皿再冲洗几遍，以洗净有可能吸附在玻璃器皿上的氨，减少环境空气中氨的影响，提高结果的准确性。

2.4 分光光度计的影响

由于总氮的测定需要使用两个紫外波长，建议使用紫外双光束分光光度计，这样引起的波长误差较小。如果只有紫外单光束分光光度计，建议先将所有样品进行一个波长的测量后，再进行另一个波长的测量，这样能够最大程度上减少波长引起的误差。

3 结论

影响总氮测定结果的因素较多，主要有:试剂纯度、实验室用水、实验室交叉污染、分光光度计等。其中最关键的因素是过硫酸钾的纯度问题，由于过硫酸钾质量不过关而导致实验结果不准确的例子比比皆是。本实验的结果表明，经过二次提纯的过硫酸钾能够满足实验室分析工作的要求，且提纯成本相比较进口过硫酸钾有较大优势。

［1］国家环境保护总局．水和废水监测分析方法 (第四版)(增补版)［M］．北京:中国环境科学出版社，2011．

［2］王毛兰，胡春华，周文斌．碱性过硫酸钾法测定水质总氮的影响因素 ［J］．光谱实验室，2006，23(5)．