影响总氮测定因素的探讨

黄爱荣，苏飞，陈伟宏

（广西柳州钢铁集团有限公司技术中心，广西 柳州 545002）

若水体中氮、磷等物质的含量太高会繁殖出大量微生物，水中的溶解氧也会因此被大量消耗，导致水质恶化，进而引发富营养化等生态问题。水中的富营养化很容易滋生有毒物质，若进入人体积累到一定量后，人体的组织和体液等就会发生变化，可能致病，严重时可能危及生命。总氮含量是评价水质是否恶化的重要指标，我国目前主要使用碱性过硫酸钾-紫外分光光度法来测定水质中的总氮含量。该法具有试剂少、操作简单等优点，因此得到了广泛应用。为了有效保障用水安全，提高该法的准确度非常必要，探讨水质分析中总氮含量测定的影响因素也成为非常具有现实意义的研究课题。

1 实验部分

1.1 实验原理

在120℃～124℃下，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于波长220 nm和275 nm处，分别测定吸光度A220和A275，按公式A=A220-A275计算校正吸光度A，总氮（以N计）含量与校正吸光度A成正比。

1.2 试剂和仪器

试剂：氢氧化钠、过硫酸钾、硝酸钾、1∶9的稀盐酸溶液。

碱性过硫酸钾溶液的配制：称取40.0 g过硫酸钾溶于600 mL水中，另称取15.0 g氢氧化钠溶于300 mL水中。待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后，混合两种溶液定容至1 000 mL，存放于聚乙烯瓶中。

100 mg/L的硝酸钾标准贮备液：硝酸钾于105℃～110℃烘干2 h，在干燥器中冷却至室温，准确称取0.721 8 g溶于适量水中，移至1 000 mL容量瓶中并加水稀释到标线备用。

仪器：吸量管、25 mL的具塞玻璃磨口比色管、高压蒸汽灭菌器（最高工作压力不低于0.11～0.14 MPa，最高工作温度不低于120℃～124℃）、UV-1801单光束紫外可见分光光度计、具10 mm石英比色皿。

1.3 实验过程

按照国标HJ 636-2012“水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法”进行实验，分别量取一定量的标准使用液于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，加水稀释至10.00 mL，再加入5.00 mL碱性过硫酸钾溶液，将比色管置于高压蒸汽灭菌器中，加热至顶压阀排气，关阀，继续加热至120℃开始计时，保持温度在120℃～124℃之间30 min。自然冷却后，取出比色管冷却至室温。每个比色管加入1.0 mL 1∶9盐酸，用水稀释至25 mL标线，盖塞混匀，以水作参比，分别于波长220 nm和275 nm处测定吸光度，同时用10.00 mL水做空白实验。我们用不同水质，不同厂家的过硫酸钾、氢氧化钠，不同的消解时间、温度、压力分别进行空白值实验，找出影响总氮分析过程空白值偏高的因素。

2 影响因素分析

由以上操作可知，在测定水质中总氮含量时，不同的水质、试剂纯度、消解时间、器皿清洁度、试剂配制过程和实验室环境等都会影响到测定结果的准确度，以下展开具体分析。

2.1 水质的影响

配制试剂及空白实验都要用水，实验用水为无氨水，无氨水的制备较繁琐，每升水加入0.10 mL浓硫酸蒸馏，收集馏出液于具塞玻璃容器中。本次试验分别使用无氨水、新制备的去离子水、仪器新制备超纯水、蒸馏水进行实验，分别用这些水配制碱性过硫酸钾溶液、1+9盐酸进行空白试验，测定空白吸光度值，结果如表1。

表1 不同实验水的空白吸光度值

从表1看出，实验用水的纯度影响空白值，亦影响水样总氮含量的测定，实验水纯度达不到要求，在消解氧化的过程中，水中含氮化合物的氮被氧化，转化为硝酸盐，使得空白值偏高，空白实验的校正吸光度大于0.030。本次实验得知，无氨水、新制备的去离子水、仪器新制备超纯水的电导率值都小于0.06μs/cm@25℃时，其他条件不变，空白实验的空白吸光度值都小于0.030，达到总氮测定方法的要求，而蒸馏水的电导率值达不到要求，空白实验的空白吸光度值大于0.030，不符合总氮测定的要求。通过实验，用新制备的去离子水、仪器新制备超纯水都可用于总氮的测定，从而不用制备无氨水，减少分析流程，大大缩短分析时间，节约试剂，提高了工作效率。

2.2 试剂纯度的影响

采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）测定水中总氮的含量，在120℃～124℃下，要用碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，在消解过程中，试剂氢氧化钠和过硫酸钾的纯度很关键，市售各厂家生产的试剂差别很大，分别随机采样空白实验，结果如表2。

表2 不同厂家的试剂空白吸光度值

从实验结果看，空白实验的一半超过了空白吸光度值小于0.030的要求，虽然各厂家试剂都是用优级纯试剂，而且试剂外包装都表明含氮量小于0.000 5%，但是，实验结果差得很远，因此，每个厂家的每批次试剂都要进行空白实验后才能用于样品总氮的分析，以保证总氮分析的准确度。

2.3 不同消解时间的影响

消解过程是过硫酸钾分解产生原子态氧的过程。在同等条件下，时间过短，过硫酸钾分解不完全而使实验空白值过大；时间过长，则浪费时工。实验结果如表3。

表3 不同消解时间空白吸光度值

从表3看出，消解时间不够，碱性过硫酸钾分解不完全，空白值达不到要求，影响总氮测定的准确性。消解时间40 min达到要求，延长时间，空白值趋于稳定。因此消解时间最好在40 min。

2.4 碱性过硫酸钾溶液配制过程的影响

过硫酸钾较难溶于水，尤其是冬天，需水浴加热助溶，浴温过高会致过硫酸钾分解失效，因此浴温宜低于60℃，且应待氢氧化钠溶液冷至室温后，再与过硫酸钾溶液混合、定容，否则会影响总氮测定的准确性。

2.5 实验室环境、玻璃器皿、高压蒸汽灭菌器的影响

总氮的测定应在无氨的实验室环境中进行，避免交叉污染对测定结果产生影响。实验所用的器皿和高压蒸汽灭菌器等均应无氨污染。实验中所用的玻璃器皿应用1+9的盐酸溶液或者1+35的硫酸溶液浸泡，用自来水冲洗后再用无氨水冲洗数次，洗净后立即使用。高压蒸汽灭菌器应每周清洗。使用的高压蒸汽灭菌器，应定期检定压力表，并检查橡胶密封圈密封情况，避免因漏气而减压，到不到所设定的温度，影响总氮测定的准确性。

3 结论

综上所述，碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法操作简便，在水质总氮含量的测定中运用广泛。但此法对空白值的要求较高，且影响因素较多。因此，保证测定结果的精度难度较大。本文经实验，探讨了影响水质中总氮含量测定结果的因素，找出了总氮测定空白值偏高的原因，结果如下：

（1）实验用水采用新制备的去离子水、仪器新制备超纯水、无氨水，在制备无氨水时，为了确保无氨水的纯度，可以将开始以及最后的100 mL无氨水去掉，只使用中间部分。

（2）试剂纯度是影响测定结果的重要因素，尤其是过硫酸钾和氢氧化钠这两种试剂。过硫酸钾试剂受到生产工艺的影响，空白值一般会偏高,因此，在测定过程中，每批次的产品要先做空白实验，使用合格品。

（3）碱性过硫酸钾是否完全分解会对测定结果影响较大，因此在测定时需要定期检查高压蒸汽灭菌器的密封情况以及压力表，防止漏气，还需要提前进行实验工作，测试出碱性过硫酸钾的最佳消解时间。

（4）样品的分析过程中，一定要保证在无氨环境下操作，保证器皿清洁。

（5）仪器定期由有资质的计量部门检定，以保证数据的有效性，提高总氮的分析准确度。