浅谈紫外分光光度法测定水质总氮的影响因素

2021-04-09金梅，陈琨

广州化工 2021年3期

金梅，陈琨

(贵州省环境监测中心站，贵州贵阳 550000)

总氮是各种无机氮和有机氮化物的总称，准确的测定水体中总氮的含量，可为水环境质量提供重要的数据支撑，对水环境保护具有重要的指导意义[1]。目前，水质总氮测定方法有碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、流动注射、气相分子吸收光谱法等多种，在实际测样过程中，因碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水体总氮具有检出限低、灵敏度高、对设备要求低等特点，被广泛采用[2]。但是往往受各种因素的影响，水体总氮测定过程中经常遇到空白吸光度较高(超过0.030 Abs)，测量结果精密度和准确度不够好等问题。为有效提高水体总氮含量测定的精准性，本研究对碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定水质总氮中的相关影响因素展开分析，提出优化参考条件，给出改进建议。

1 影响因素分析

1.1 实验用水

在实验过程中，实验用水会对空白吸光度的测定结果产生较为严重的影响。吴雅琴、周侣艳等、刘丹研究均显示仅采用重蒸无氨水和新鲜的去离子水能保证空白试验的吸光度稳定在小于0.03[3-5]。为确保测定结果的精准性，实验用水建议使用无氨水或者新鲜的去离子水。然而，在实际工作中，为了减少分析流程，缩短分析时间，节约试剂，可以优先选择使用新鲜的去离子水。

1.2 比色管的质量

25 mL具塞磨口玻璃比色管密封性能的好坏对总氮测定的结果有较大的影响。消解过程中比色管内压力升高，密封性能较差的比色管消解后管内液体会增多或减少，导致总氮测定结果产生误差。在此笔者建议，在消解反应中所使用的比色管的密封性能良好，使用一段时间后，需定期检查以防消解的时候漏气；或者选择带硅胶密封垫的旋塞比色管。有研究报道带硅胶密封垫的旋塞比色管在较高压力下能保持良好的密封性，减少试验结果误差[6]。

1.3 比色管的清洗

比色管采用不同清洗方式，空白吸光度结果有差异。研究表明，用普通的清洗方法清洗的比色管的空白吸光度是0.045，而用1+35的硫酸和1+9的盐酸浸泡过的比色管的空白吸光度是分别是0.015和0.013[7]。毫无疑问，用1+35的硫酸和1+9的盐酸浸泡比色管均能保证空白值低于0.030。因此比色管使用前最好浸泡在酸溶液中浸泡2天，确保对实验的结果不会产生影响。

1.4 实验室环境

实验环境也是影响测定结果的因素之一，必须保证实验室的环境无氨、无尘、通风良好。有研究显示，离厕所较近的实验室(因环境中存在有氨气)，对样品空白吸光度常有超出标准规定的情况；而离厕所较远的实验室则无此情况发生，均符合标准规定的要求[8]。

1.5 过硫酸钾选择

过硫酸钾试剂的纯度对该实验至关重要．它直接影响到实验室空白值的高低及测定结果的准确性。如果选用试剂存在质量问题，总氮含量就容易超过0.0045%，从而导致空白试验光度值偏高。汪曼等通过研究，试剂标示含氮量并不能准确反映真实含氮量的高低。不同厂家及批号的过硫酸钾试剂含氮量有差别，不能完全参考厂家的标示值[9]。因此，为了保证水质总氮测定结果的准确性，每批新购的过硫酸钾试剂必须做试验验收。若选择的过硫酸钾质量达不到要求，也可通过多次提纯方法得到纯度较高的过硫酸钾。王彩蝶[10]经过验证得出，经过提纯过的过硫酸钾可以有效地降低空白值，其准确度和精密度都符合实验要求。

1.6 氢氧化钠选择

氢氧化钠试剂中含有少量的氮氧化物会导致空白偏高，在实际实验过程当中，不能直接参考试剂本身所标示的含氮量，而是应该对含氮量进行测定才能选择合适的试剂[9]。

1.7 碱性过硫酸钾的配置和存储

碱性过硫酸钾的配制过程对测定结果产生重要的影响。杨琳通过对比不同的配置方法，发现其中两种方法可行，并且差异不大。第一种：分开配制，待氢氧化钠溶液温度冷却后再混合定容；第二种：先配制氢氧化钠，待冷却至室温后再加入过硫酸钾。然而，实际过程中，过硫酸钾的溶解速度比较慢，往往采用水浴加热法，但水浴温度不能高于60 ℃，以免过硫酸钾分解失效[11]。也有研究表明：与水浴加热溶解过硫酸钾相比，采用超声波清洗器配制过硫酸钾溶液同样能达到较好的效果[12]。碱性过硫酸钾最好临用现配，随着时间的推移，空白吸光度会变大，样品测定值会减小，影响结果的准确度。

1.8 高压灭菌锅

为保证总氮测定结果准确可靠，选用高压灭菌锅，应做到：(1)定期检查压力表；(2)使用时注意压力，检查橡胶密封圈密封情况，避免漏气而减压；(3)每周清洗，防止污染。

1.9 消解温度、时间及冷却时间

在进行总氮测定实验中，消解过硫酸钾分解才是关键所在，而消解备受时间与温度限制，需要保证时间与温度都处于最佳状态下，才可以确保实验结果的精确度[13]。因此要严格地控制消解温度，压力和消解时间。目前，有很多文献报道，消解时间为30分钟并不能使过硫酸钾分解完全，随消解时间增加，过硫酸钾逐渐分解，空白试验吸光度逐渐降低[14-15]。主要是过硫酸钾溶液在210～250 nm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[6]。因此，在实验过程中要保证足够的消解时间和温度，当出现空白值稍微偏高的情况的时候，可以适当的延长消解的时间或者增加温度来消除。另外，高压锅消解后的冷却方式及冷却时间也都会对实验结果产生影响。实验表明，当消解结束后高压锅不要马上打开，而应待其压力减低到安全压力后取出，然后在室温下冷却2小时，此时的空白值最低，且样品也具有良好的稳定性[16]。

1.10 比色皿的选择和清洗

比色皿选择不当也能造成不可预测的误差。水中总氮分析比色皿必须选择石英比色皿。比色皿采用(1+9)的盐酸或无水乙醇擦拭，并且在使用前要进行配对检查，各皿的透射比差值在0.5%范围内认为可以配对使用[17-18]。

1.11 波长定位准确性

总氮测定时，需要同时测定样品于220 nm和275 nm的吸光值，在这个过程利用手动进行紫外分光光度仪调节，往往调节后的复位容易出现偏差而影响到测定结果。因此，最好采用双波长紫外分光光度计，这样既快速方便又能有效避免调整波长产生的误差。

1.12 浑浊水样的处理

当水样的浑浊度较高时，尤其是部分含悬浮物、泥沙高的样品，碱性过硫酸钾消解后仍有不溶性物质即悬浮物，易出现A275/A220大于20%的现象，导致总氮浓度结果偏低，因此需要对这类水样进行去除浊度的干扰。有研究发现消解后离心分离法与消解后0.45 μm滤膜过滤法既能有效地降低A275吸收值，又不会使总氮受损失，结果较为准确，满足了实验技术规范的要求，可用来作为去除浊度干扰的有效措施[19]。