水中总氮测定影响因素分析及解决方法探讨

葛超超

（余姚市环境保护监测站浙江余姚315400）

水中总氮测定影响因素分析及解决方法探讨

葛超超

（余姚市环境保护监测站浙江余姚315400）

水中总氮是水质分析常规项目，按照中国环境保护行业标准《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）步骤分析过程中，经常出现空白值高、平行样平行性差、标准样品测定结果超出允许范围等问题，甚至某些情况下数据偏差非常大。本文根据实际工作经验结合参考资料，分析了影响测定结果的因素，探讨了解决问题的方法，并通过实验进行了验证。

总氮测定；紫外分光光度法；影响因素；解决方法

1　前言

氮是植物重要的营养元素，但进入天然水体过多，超过水体自净能力后，就会恶化水质，带来许多危害。所以在防治水污染中，防治水体氮污染也是重要的任务之一。总氮是指水体中所有含氮化合物中的氮含量，中国环境保护行业标准《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》（HJ636-2012）是分析总氮的常用方法。

2　影响水中总氮测定因素

2.1玻璃比色管密封性

HJ 636-2012测定步骤中，要求取10mL待测样品放入25mL具塞磨口玻璃比色管，再加入5mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧管塞，用纱布和线绳轧紧管塞后置于高压蒸汽灭菌锅内消解[1]。由于消解过程中比色管内压力升高，较难保证每个玻璃比色管的密封性（若比色管存在密封性问题，消解后比色管中待测样品会显著减少），且由于密封性原因产生的数据误差十分巨大。针对这一情况，我站购买了带硅胶密封垫的旋塞比色管，经验证，该比色管能在较高压力下保持良好的密封性。

2.2玻璃器皿的洗涤及存放

实验所用玻璃器皿长时间存放易造成二次污染，我站将玻璃器皿用无氨水洗净后再放入10%盐酸中煮沸10min，最后浸泡于10%盐酸中，使用前再用无氨水多次冲洗。

2.3无氨水的制备

总氮的测定，对实验用水要求严格，我站使用杭州永洁达净化科技有限公司UPWS-10T实验室超纯水器制备超纯水。由于该纯水器为各实验混用，实际使用过程中发现总氮空白值较高，结合参考文献，我站使用超纯水再蒸馏，取蒸馏中间段馏出水(弃除蒸馏前段和后段各10%)[2]。蒸馏水制备完成后立即使用。按照HJ 636-2012步骤，其他条件均选择最优条件，分别使用超纯水与再蒸馏水进行空白值试验，结果见表1。

表1　不同实验室用水空白吸光度值

由上表可见，直接使用超纯水空白值略高，使用再蒸馏水空白值＜0.030，满足监测要求。

2.4过硫酸钾的选择

HJ 636-2012中要求过硫酸钾中含氮量＜0.0005%[1]，市售优级纯试剂常常达不到这个要求，致使总氮空白值偏高。我站购买Fluka进口过硫酸钾试剂。如若购买不方便则应对过硫酸钾进行提纯，提纯方法：在1L烧杯中加入约800mL无氨水，50℃水浴锅加热，逐渐加入过硫酸钾，直至饱和，然后把完全溶解的饱和溶液放在室温中自然冷却，再放进4℃冰箱重结晶。(重结晶过程避免引入其他污染)，倒掉上清液用无氨水清洗几遍，放入50℃烘箱烘干[3]。若试剂纯度较差，提纯一次仍无法满足要求的，可进行二次提纯。按照HJ 636-2012步骤，其他条件均选择最优条件，分别使用进口过硫酸钾、优级纯过硫酸钾和提纯后的过硫酸钾进行空白值试验，结果见表2。

表2　不同纯度过硫酸钾空白吸光度值

由上表可见，过硫酸钾纯度对空白吸光度值的影响很大，选用进口过硫酸钾或提纯后的过硫酸钾方可满足监测要求。

2.5消解条件

HJ 636-2012中规定样品消解条件为120℃～124℃消解30min，实际工作中发现该条件下空白吸光度值仍然偏高，查阅文献发现过硫酸钾溶液在210nm～250nm波长处有很强的特征吸收，消解时间不够可能导致过硫酸钾不完全转化为硫酸钾，从而使空白吸光度值偏高[4]。按照HJ 636-2012步骤，其他条件均选择最优条件，分别消解25、30、35、40、45min，测定空白吸光度值，结果见表3。

表3　不同消解时间空白吸光度值

由上表可见，消解时间过短会导致空白吸光度值偏高，消解时间35min以上，空白吸光度值能达到要求且趋于稳定，因此可以稍稍延长消解时间，建议消解35min～40min为宜。

2.6冷却时间

由于工作性质，有时要求数据时间紧急，有时样品消解完成以后又没有时间马上分析，故按照HJ 636-2012步骤，其他条件均选择最优条件，分别放置1、2、3、4、5小时以及自来水强制冷却，测定空白吸光度值，结果见表4。

表4　不同放置时间空白吸光度值

由上表可见放置时间为2h～3h时空白吸光度值较低，时间紧急时采用自来水强制冷却亦可达到要求，放置时间4h以上空白吸光度值偏高。

2.7实验室条件

实验室环境对总氮测定的影响很大，总氮的分析应在无氨的实验室环境中进行，室内不应含有扬尘、石油类、碘离子、溴离子、六价铬、三价铁离子及其它的氮化合物，以免干扰[2]。

3　实验验证

3.1主要实验仪器及试剂

（1）岛津UV-1800紫外可见分光光度计及10mm石英比色皿；（2）LDZX-30KBS立式压力蒸汽灭菌锅；（3）DK-S28电热恒温水浴锅；（4）25mL旋塞比色管；（5）无氨水；（6）氢氧化钠（优级纯）；（7）过硫酸钾（优级纯）；（8）盐酸（优级纯）；（9）硝酸盐氮标准溶液GSB05-1144-2000(102111)（500mg/L）；（10）总氮标准样品GSBZ50026-94（203231）（1.40±0.08mg/L）。

3.2实验方法

按照HJ 636-2012步骤，选取前文分析最优实验条件，作总氮校准曲线，并对方法检出限、精密度及准确度进行了测试。

3.3校准曲线

校准曲线结果见表5及图1。

表5　总氮校准曲线

其中：A220——溶液于波长220nm处的吸光度

A275——溶液于波长275nm处的吸光度

A0——空白溶液吸光度值

Ar——减空白后溶液吸光度值

A=A220-2A275；Ar=A-A0

图1　总氮校准曲线

计算得到总氮校准曲线：y=0.0103x+0.001，r=0.9998＞0.999，符合标准要求。

3.4方法检出限

本方法检出限计算方法采用美国EPA SW-846规定方法检出限，如下：

式中：MDL——方法检出限

n——样品的平行测定次数

S——n次平行测定的标准偏差

t——自由度为n-1，置信度为99%时的t分布

其中，当自由度为n-1时，置信度为99%时的t值可参考表6取值。

表6　t值表

配置1.00mg/L总氮标准溶液，平行测定7次，计算的检出限结果如表7。

表7　总氮检出限试验

由表7可见，方法检出限符合标准要求。

3.5方法精密度及准确度

按标准方法测定总氮标准样品GSBZ50026-94（203231）及“陆埠水库”平行双样，计算其相对偏差，并对“陆埠水库”样品进行加标回收测试，计算其加标回收率。平行双样测试结果见表8，加标回收测试结果见表9，总氮标准样品测试结果见表10。

表8　平行双样测试结果

表9　加标回收测试结果

表10　标准样品测试结果

由测试结果可得，方法准确度及精密度均符合标准要求。

4　结语

本文根据实际工作经验结合参考资料，总结出影响总氮测定结果的因素，并给出了总氮测定较为可靠的条件：（1）选用带硅胶密封垫的旋塞比色管以保证比色管在高温高压下的密封性；（2）玻璃器皿用无氨水洗净后再放入10%盐酸中煮沸10min，最后浸泡于10%盐酸中，使用前再用无氨水多次冲洗；（3）使用超纯水再蒸馏制取无氨水；（4）选用进口过硫酸钾或对优级纯过硫酸钾进行重结晶提纯；（5）样品消解条件为120℃～124℃消解35min～40min；（6）实验室内不应有干扰总氮测定的化合物。最后通过实验，证明了该条件下，校准曲线的相关系数r、方法检出限、方法精密度及准确度均符合HJ 636-2012要求。

[1]水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法HJ 636-2012[S].

[2]饶素梅.总氮测定中注意事项[J].污染防治技术，2007,20（3）：92-93.

[3]乔欢欢,李健.影响总氮空白值高的主要因素分析[J].环境与发展,2014,26(1)：177-178.

[4]黄玲,章方扬.总氮测定中空白值的影响因素及其控制方法[J].中国无机分析化学,2013,3(1)：79-82.

葛超超（1985—），男，浙江余姚人，本科学历，工程师，从事环境监测工作。