紫外分光光度法测定水质总氮的试验空白

吕 警

（乌鲁木齐市农产品质量安全检测中心，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐 830000）

针对当前水体富营养化状态的判断，内部总氮含量是重要的评价指标，也就是对水体中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等氮含量进行调查。正常情况下，天然水体中的总氮含量不高，但由于城镇人口增长、农业生产规模不断扩大、化肥用量增加、城市污水不断排放，水中氮污染日益严重，导致水体富营养化，出现“水华”“赤潮”等现象。因此，必须控制水体中总氮的含量。

水质中总氮的测定方法包括碱性过硫酸钾-紫外分光光度法、还原-偶氮比色法、高效液相色谱法、离子色谱法、麝香草酚分光光度法、流动注射分析法、燃烧氧化-电化学传感器法、光催化氧化-分光光度法、高温氧化-化学发光检测法、微波消解-电极法、气相分子吸收光谱法。其中，碱性过硫酸钾-紫外分光光度法最为常用，此方法操作简单、方便、快捷，但在实际测定过程中经常因空白值偏高，导致样品测定值偏低、重复性差等问题。空白试验值的大小直接影响试验结果的准确度、精密度。因此，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》（HJ 636—2012）（简称《标准》明确规定空白试验的校正吸光度应小于0.030，超过该值时应检查试验用水、试剂（主要是氢氧化钠、过硫酸钾）纯度、器皿和高压蒸汽灭菌器的污染状况。

本文针对空白试验的校正吸光度大于0.030，从仪器设备、试验用水、试剂质量、消解程序、以及实验室环境等5个方面，来探讨一下水质监测中总氮试验空白值偏高问题。

1 仪器和设备

仪器和设备有紫外可见分光光度计、10mm石英比色皿、医用蒸气灭菌器、超纯水机、具塞玻璃磨口比色管。所用玻璃器皿用1+9盐酸或1+35硫酸浸泡，清洗后用自来水冲洗数次，再用去离子水或无氨水冲洗，必要情况下，可以在高压锅内蒸一下。

2 试验用水

标准中规定总氮的测定用无氨水，但在实际试验中，大多使用去离子水，能够支撑于人员接下来检定的过程要求。根据实际情况，可以用新制备的去离子水代替无氨水进行试验，但在有条件的情况下还是要使用无氨水或超纯水。

3 试剂质量

用紫外分光光度法测定总氮时，要消除试剂的影响，过硫酸钾和氢氧化钠是非常至关重要的试剂。空白值和样品的最终结果受过硫酸钾试剂纯度的影响很大，在实际试验中，分析纯过硫酸钾的总氮含量达不到要求，导致空白吸光度高达0.4～0.5。国产优级纯过硫酸钾的空白值大于0.030，也不能达到标准要求，但差异较小，对过硫酸钾进行重结晶提纯能很好地降低空白值。提纯方法是将将过硫酸钾溶于50℃～60℃的无氨水中，在无氨的洁净处将溶液冷却至近0℃，过滤，将已重结晶的过硫酸钾置于干燥器皿中干燥以备用。

3.1 碱性过硫酸钾的配制与保存

在工作人员配置碱性过硫酸钾过程中，如果要与氢氧化钠一同使用，需要秉持分开配制模式，先对试验环境温度值进行调查，如果氢氧化钠溶液与其温度相一致，然后混合2种溶液。对于氢氧化钠溶液来讲，如果将其放置于水中，会出现热量放出的现象，工作人员整合2种溶液，共同放置于烧杯当中，伴随着溶解过程的进行，氢氧化钠放热也会对硫酸钾溶液造成一定的影响。要求人员在溶液配制环节当中，需要结合行业要求实施处理。常温环境下要想能够确保过硫酸钾处于完全溶解状态，可以借助加热处理，将环境温度控制在50℃～60℃，过硫酸钾溶液就会全部溶解。

3.2 碱性过硫酸钾存放时间

为了避免试验中所应用的过硫酸钾溶液出现氧化反应，必须做好储存工作，严禁与其他硫、磷等仪器保存，维持储存环境干燥，控制好存储的周期，如果使用PE瓶，存储周期应该控制在7 d以内。针对碱性过硫酸钾存储，像温度为27℃～30℃，如果存储周期大于3d，最后空白值就会超出0.030。

3.3 氢氧化钠纯度

氢氧化钠空白值，与其纯度之间有着直接的关系，在正式开展试验观察之前，参与人员应该结合现实试验环境，遵循行业严格要求，对其中氮含量进行准确的判断，从而避免因为不合理试剂应用，造成最终结果精确性降低问题。

4 消解时间和温度

按照标准中要求，将比色管置于高压蒸汽灭菌器中，加热至顶压阀吹气，关阀，继续加热至120℃开始计时，温度在120℃～124℃保持30 min，自然冷却,开阀放气，移动外盖，取出比色管，冷却至室温，将比色管中的样品颠倒混匀2～3次，测定。当消解温度低于120℃，氧化反应不完全，样品吸光度测定值偏低；当消解温度高于124℃时，碱性过硫酸钾的分解速度加快，样品吸光度测定值偏高。

在实际试验过程中，如果碱性过硫酸钾的纯度不够，0.5 h并不能保证碱性过硫酸钾完全消解，这势必影响测量的准确度。文献记载消解时间应不少于50 min，温度应设定在120℃～124℃，适当延长消解时间、提高消解温度，有利于过硫酸钾完全消解，可以降低空白试验吸光度值。

5 实验室环境

总氮的分析应在无氨的实验室中进行，避免交叉污染。在试验过程中，绝对不能与氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总硬度等项目在一个实验室同时进行，实验室也要远离卫生间。因为这些含氮物质挥发性强，很可能随空气溶解在化学试剂中，对空白造成较大影响。使用的化学试剂、器皿等要分开存放，避免交叉污染，玻璃器皿最好用10%盐酸浸泡24 h以上，这样可以减少空白试验的吸光度。室内也不能有扬尘，以免扬尘附着在玻璃器皿内壁，从而影响空白值测定。

针对上述影响因素，提出了相应的改进措施以降低空白值。主要的对策有：使用新配制的离子水，提高试剂的纯度，反应时间和温度必须能满足氧化剂充分水解，保持比色皿和玻璃器皿洁净状态，保证实验室的清洁等。当采用以上的防治措施后，空白吸光度值明显降低，提高了试验准确性。

6 结语

紫外分光光度法测定水质总氮过程中，需要把握仪器设备、试验用水、试剂质量、消解程序、实验室环境等每一环节，才能解决空白值偏高的问题，从而保证总氮结果的准确性。

第一，要求人员妥善选择好试验当中所需要的化学器械以及材料。特别是像压力蒸汽消毒器，事先应该实施全面消毒处理，然后处于一定环境下冷却，之后才能够打开阀门将气体进行排放。第二，针对试验过程中使用的玻璃工具，人员应该结合浓度10%盐酸，完全侵泡，整合三级水加以清洁，然后再用无氨水清洁。第三，要求选择标准中的过硫酸钾试剂，先做出空白核查工作，如果发现其数据超出0.05，然后实施提纯，之后才能够正式应用。第四，无氨水可以用超纯水机制得的二次水（电阻率为18.2 MΩ·cm）；也可用采用强酸型阳离子交换树脂柱制得的去离子水。第五，工作人员面对水样样品，其要求的总氮含量最好要处于20～80μg。第六，在当前一些地区排放的工业废水中，因为含有极高浓度的有机氮含量，为了能够得到精确性的数据结果，可以先取少量水样，适当延长中间消解周期，避免因为消解问题给结果造成影响的现象。