总氮空白值影响因素及水样保存条件影响浅析
2020-07-04陈陶静
陈陶静
摘 要：用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮，简单易操作，但空白值易受外部条件影响而偏高。探讨了试剂纯度、消解剂添加量、实验用水质量、冷却放置时间、消解时间和消解剂保存时间等条件对空白值的影响。同时，分析了不同保存条件对水样总氮值的影响。
关键词：总氮;空白值;水样保存
总氮是指水体中溶解态氮和悬浮物中氮的总和，包括亚硝酸盐氮、硝态氮、无机铵盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮。水体中氮、磷等营养盐质量浓度高会引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，出现富营养化现象，导致水体生态遭到破坏。因此，总氮质量浓度是水质质量控制的重要指标。
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636—2012，以下简称《方法》）是国家标准中常用的总氮检测方法[1]，该方法简单易操作，但实验易受外界条件干扰以致空白值偏高，直接影响测定结果的准确性。现根据《方法》测试条件，讨论总氮的空白值影响因素及水样保存条件对结果的影响。
1 仪器和试剂
仪器：U-2900紫外可见分光光度计（配10 mm比色皿）。
试剂：去离子水，超纯水（Milli-Q超纯水机）;1+9盐酸（HCl）（优级纯，江苏某试剂厂）;过硫酸钾（K2S2O8）（美国某厂家）;过硫酸钾A：氢氧化钠（NaOH）（优级纯，天津某试剂厂）+过硫酸钾+超纯水配制;过硫酸钾B：氢氧化钠（NaOH）（分析纯，天津某试剂厂）+过硫酸钾+超纯水配制;过硫酸钾C：氢氧化钠（NaOH）（优级纯，天津某试剂厂）+过硫酸钾+去离子水配制。
2 实验
2.1 空白实验
2.1.1 试剂纯度的影响
分别取5.0 mL过硫酸钾A和过硫酸钾B两种试剂于25 mL比色管中，加超纯水至10 mL，于高压灭菌锅中124 ℃下消解30 min，冷却后取出，加入1.0 mL（1+9）HCl后定容，充分摇匀。以超纯水为参比，测定220 nm和275 nm处吸光度，计算校正吸光度。实验结果如表1所示。
实验结果表明，试剂纯度对空白值有较大影响，为了保证结果的准确性，要选择合适的试剂，含氮量应小于0.000 5%。
2.1.2 消解剂添加量的影响
分别取3.0 mL、5.0 mL和7.0 mL过硫酸钾A于25 mL比色管中，其他操作同2.1.1。实验结果如表2所示。
实验结果表明，空白值随着消解剂添加量的增加而升高，因此，在保证消解完全的前提下，应尽可能减少消解剂的使用量。
2.1.3 实验水质量的影响
分别取5.0 mL过硫酸钾A和过硫酸钾C两种试剂于25 mL比色管中，分别用超纯水和去离子水定容，其他操作同2.1.1。实验结果如表3所示。
实验结果表明，水的质量越好，空白值越低。
2.1.4 放置时间的影响
取5.0 mL过硫酸钾A于25 mL比色管中，其他操作同2.1.1。将定容后的空白样分别放置0.5 h、1.0 h和2.0 h后测其吸光度。实验结果如表4所示。
实验结果表明，放置时间对空白值会产生一定影响，处理后的样品应尽量在2 h内完成测试。
2.1.5 消解时间的影响
取5.0 mL过硫酸钾A于25 mL比色管中，消解时间分别为30、40、50 min，其他操作同2.1.1。实验结果如表5所示。
实验结果表明，延长消解时间能降低空白值，主要是因为消解过程是过硫酸钾分解产生原子态氧的过程，长时间的消解能使过硫酸钾分解得更彻底，从而使空白值降低[2]。
2.1.6 碱性过硫酸钾存放时间的影响
分别取配制当天和放置1天、3天、5天和7天的过硫酸钾A试剂5.0 mL于25 mL比色管中，其他操作同2.1.1。实验结果如表6所示。
实验结果表明，随着碱性过硫酸钾放置时间的延长，空白值会逐渐升高，《方法》建议碱性过硫酸钾的保存期限为7天，7天后空白吸光度校正值小于0.030，則仍可使用。但为了保证测定结果的准确性，碱性过硫酸钾配制后应尽快用完。
2.2 样品保存条件对总氮的影响实验
根据国家标准水样的保存方法[3]，总氮用H2SO4调节pH≤2后可保存7天。本节实验取污水厂出水两组，分别测试了采样当天的总氮质量浓度、不同保存条件下1天及2天的总氮质量浓度。保存条件：常温保存温度为（22.0±1.0）℃，冷藏保存温度为（4.0±0.2）℃，使用H2SO4调节pH≤2。
分别在25 mL比色管中加入水样5.00 mL、碱性过硫酸钾5.0 mL，每组加1个空白样。添加5.00 mL的10 mg/L总氮标准溶液进行方法验证。测定结果如表7—9所示。
3 结语
由以上结果可知，为了控制总氮空白校正吸光度在0.030以下，应采取如下措施：
（1）在实验过程中应选用高纯度氢氧化钠，控制试剂内的总氮质量浓度。
（2）在保证消解完全的前提下，应尽可能减少消解剂的使用量。
（3）实验用水中的杂质越少越好，在条件允许的情况下可选用超纯水。
（4）样品消解测试完成时间控制在2 h内。
（5）消解时间可延长至50 min。
（6）放置时间超过1周的碱性过硫酸钾，若空白校正吸光度在0.030以下仍可继续使用，但最好尽快用完。
（7）对于污水厂出水，若当日无法完成测样，水样可不加保护剂常温保存，3天内测试仍可保证结果的准确性。
[参考文献]
[1]环境保护部.中华人民共和国国家环境保护标准 水质 总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[M].北京：中国环境科学出版社，2012.
[2]董继珍，宋 宝，李建坡，等.测定总氮时影响空白吸光值的因素[J].光谱实验室，2006，23（4）：791-796.
[3]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].4版.北京：中国环境科学出版社，2002.
