水中总氮总磷联合消解测定的试验分析

任华红

(洪洞县水利局，山西 临汾 041600)

1 问题的提出

总氮及总磷含量是反映水环境富营养化程度的常见指标，GB11894-2010、GB11893-1989等国家标准及行业规范中均有对地下水中总氮、总磷含量测定方法的相关规定，但相关理论研究和实践应用却相当少见，且当前既有研究成果在总氮总磷联合消解测定试验条件方面存在较大差异，测定过程所需高温高压消解时间过长，费时费力。为此，文章试图在分析的基础上构建起农村安全饮水工程地下水水源中总氮总磷联合消解测定的分析思路。

2 试验过程

2.1 试验原理

按照GB11894-2010、GB11893-1989等国家标准的规定，总氮测定过程中应加入碱性过硫酸钾氧化剂，而总磷测定时，应加入中性过硫酸钾，在温度过高时过硫酸钾水溶液分解后会生成H+和O2，消解试验开始时碱性过硫酸钾消解水样的确呈碱性，符合总氮消解要求[1]；所生成的H+也可与溶液中的OH-发生中和反应，达到总磷消解要求[2]。为保证试验消解试验成功，必须确保过硫酸钾(K2S2O8)与氢氧化钠(NaOH)的配比完全符合总氮总磷联合消解相关要求，总氮总磷联合消解要求，见表1。

表1 总氮总磷联合消解要求

根据分析可知，NaOH的掺加量存在较大差异，也就是说NaOH掺加量的控制是总氮总磷联合消解酸度控制及试验成败的关键。

2.2 试验步骤

主要试验用试剂包括500mLK2S2O8、300mLH3BO3、200mLNaOH混合液，采用棕色试剂瓶储存，在100℃中干燥1h的EDTA二钠用水溶解1.3290g再定容至1000mL后灌装在棕色试剂瓶后存在于4℃环境备用。在50mL容量的比色管内加入25mL水样和浓度50g/L的K2S2O8、浓度12g/L的NaOH所配置而成的碱性K2S2O8溶液10mL，塞紧并用生料带扎紧管口后混合均匀，置于压力蒸汽灭菌器内加热至压力表指针指向1.1-1.5kg/cm2且温度达120-125℃后计时，使其充分消解30min后停止加热，自然冷却后再通过氨水将比色管内溶液稀释至标线处。

再取容量25mL的比色管加入25mL消解液和HCl溶液1mL摇匀，采用紫外分光光度计分别进行220mm和275mm吸光度的测定。此后将2.5mL钼酸铵溶液加入容量50mL比色管内剩余的25mL消解液内，摇匀后再掺加0.15mL氯化亚锡溶液，待显色反映5min后进行700mm吸光度测定。

3 试验结果及讨论

3.1 K2S2O8加入量

在进行试样消解过程中，如果NaOH含量太高，会影响到总磷的氧化过程，而一旦NaOH含量偏低，会对氮氧化产生不利影响。若以等物质量K2S2O8和NaOH混合液为氧化剂进行试样消解，则反应之初溶液呈碱性且符合总氮消解要求，待混合溶剂内NaOH彻底被中和掉后，会逐渐呈现出弱酸性。但是应当充分考虑到消解过程的复杂性，氧化剂混合液中K2S2O8和NaOH的比例控制难度较大。

在本次试验中，以标准方法进行总氮、总磷消解所需的K2S2O8加入量总和为限，对于0.02g/mL试样和浓度为50g/L的K2S2O8，则应加入10mLK2S2O8溶液进行反应；分别加入0、3、4、6、7.5和10mL浓度20g/L的NaOH时，每25mL试样内所掺加NaOH的质量就分别为0、0.06、0.05、0.12、0.15g，分别对应着0、2.4、3.2、4.8、6.0、8.0g/L的NaOH浓度。

根据国家标准所规定的方法进行试样总氮、总磷含量均值的复测，结果分别为1.17mg/L和0.019mg/L，根据上述方法进行溶剂内总氮、总磷含量的测定。总氮、总磷含量测定结果，见表2。

表2 总氮、总磷含量测定结果

根据表2结果，在25mL水样内NaOH掺加量在0.00-0.12g时，就能满足总磷消解需要，而当NaOH掺加量达0.08-0.20g时便能满足总氮消解需要。所以可将总氮总磷联合消解过程所需要的NaOH掺加量应初步确定为0.0078g/mL，碱性K2S2O8掺加量应为10mL，此时NaOH和K2S2O8浓度分别为12g/L和50g/L。

3.2 联合消解曲线

根据试验步骤及总氮浓度和总磷浓度测定值，分别绘制总氮、总磷联合消解曲线，联合消解总氮测定曲线，见图1；联合消解总磷测定曲线，见图2。

图1 联合消解总氮测定曲线

图2 联合消解总磷测定曲线

3.3 误差分析

分别配置总氮、总磷含量10mg/L、1mg/L的样品1和4mg/L、0.4mg/L的样品2，采用文章所提供的试验方法进行测定，得到的变异系数为1.01%和3.96%，加标后回收试验结果表明，总氮、总磷回收率均值为96.7%、101.9%，符合国家标准及设计规范。

4 试验结果的应用

4.1 工程概况

高村现有移民382户，1146人，全村耕地147hm2，主要以粮食作物为主，人均收入5000元/a。该村位于淹底乡东北部的曲亭水库大坝下游河道左岸的丘陵地带台地上。距县城25km。面积96km2，属丘陵山区。淹底乡高村饮水安全工程主要利用村内现有机井水源，铺设村级输水管网，进行自来水入户。洪洞县曲亭镇淹底乡地下水储量有限，加上人类活动所导致的地下水环境污染，使该地区地下水安全形势愈加严峻，对地区农村安全供饮水十分不利。

4.2 样品测试

分别在淹底乡洪洞县曲亭镇东北部的曲亭水库大坝下游河道左岸、河道右岸、尧都区乔李镇、淹底村乡政府取得4个地下水样品，并采用文章所提出的联合消解法及GB11894-2010、GB11893-1989所规定的标准方法进行水样中总氮、总磷含量测定。淹底乡曲亭镇地下水样品总氮、总磷测定结果，见表3。

表3 淹底乡曲亭镇地下水样品总氮、总磷测定结果 mg/L

对上表数据分别进行联合消解法和标准法的显著性检验，所进行的r检验和t检验结果如下：总氮测定r=0.9998，t=71.2>t0.01(2)=6.96，总磷测定r=0.9973，t=17.49>t0.01(2)=6.96。可见，联合消解法和标准法结果相关性显著[3]，本试验所给出的联合消解法对于淹底乡高村地下水总氮总磷检测较为适用。

5 结 论

文章对淹底乡高村地下水的试验及分析结果表明，以过硫酸钾(K2S2O8)与氢氧化钠(NaOH)作为氧化剂，在反应之初溶液呈碱性并符合总氮消解要求，能有效解决试样消解过程中NaOH含量过高或过低对总磷、总氮氧化过程所产生不利影响。本试验所提出的总氮总磷联合消解方法与标准方法具有显著相关性，且在淹底乡高村地下水资源测定方面的应用也较为成功。