天然水体总磷测定的消解方法改进研究*

何 雪，张 颖，徐婉莹，张文雅，赵业军

（武汉东湖学院 生命科学与化学学院，湖北 武汉 430212）

天然水体中磷含量过多会引起藻类植物的过度生长,水体富营养化,发生水华或赤潮,打乱水体的平衡。TP 是水体中磷元素的总含量，是水体富含有机质的指标之一。TP 的检测方法[1]是将水样消解后采用钼酸铵比色法进行检测。

常用的消解方法有硫酸-硝酸消解法、过硫酸钾-高温高压消化法。在使用过程中，硫酸-硝酸消解法采用强酸，存在不安全因素，耗时长，而且加热过程有白烟，需要在通风橱内进行处理；过硫酸钾-高温高压消解法操作繁琐、费时，若遇到特殊水样，还有可能消解不彻底[2-4]。

本文探究过硫酸钾-消解仪消解法解决了上述消解方法的不足之处，考察K2S2O8投加量、消解温度、消解时间对过硫酸钾-消解仪消解水样消解效果的影响，得出最佳消解条件，兼具结果准确、试剂用量少等优点[5]。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

LTG082 型消解仪（美国哈希）；YXQ 型手提式压力蒸汽灭菌锅（上海博迅）；I3 型紫外可见分光光度计（济南海能）。

H2SO4（开封东大）、酒石酸锑钾（天津化学试剂三厂）、抗坏血酸（开封东大）、K2S2O8（天津市化学试剂三厂）、HNO3（阳煤化工）、NaOH（天津北辰方正）、酚酞（上海三爱思）、乙醇（天津博华通）、（NH4）2MoO4（天津风船），以上药品均为分析纯。

1.2 标准曲线的绘制

分别吸取1、2、3、4、5mL 磷标准溶液于50mL 比色管中，定容至刻度，标准溶液的浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mg·L-1。分别加入5mL 显色剂，摇匀，静置10min，于最适波长处分别测其吸光度。

1.3 两种消解方法的对比

水样来自武汉东湖学院九曲河采集的新鲜水样，分别用硫酸-硝酸消解法、过硫酸钾-高温高压消解法处理。

（1）硫酸-硝酸消解法 吸取25.00mL 水样于烧瓶中，加数粒沸石，加2mL 1+1 H2SO4及2～5mL HNO3，加热至冒白烟，如液体清澈透明，冷却后加5mL HNO3再加热至冒白烟并获得清澈透明液体，放冷后加约30mL 水，加热煮沸一段时间，加1D 酚酞指示剂，滴加NaOH 至刚呈现微红色，再滴加1mol·L-1H2SO4使微红色褪去，充分摇匀后移至50mL 容量瓶定容。如溶液浑浊，则用滤纸过滤，洗涤烧瓶和滤纸，并转移至容量瓶中，稀释至标线，加入显色剂，显色10min，于最适波长处测定吸光度。

（2）过硫酸钾-高温高压消解法 吸取25.00mL水样于50mL 磨口塞具刻度的比色管中，加入4mL K2S2O8，加塞后管口包一小块纱布并用线扎好，置于手提式压力蒸汽灭菌锅内加热，待锅内温度达1.1kg·m-2（相应温度为120℃）时，保持此压力30min后，停止加热，待压力表指针降至0 时，取出，冷却至室温，加入显色剂，显色10min，于最适波长处测定吸光度。

1.4 过硫酸钾-消解仪消解法的改进

吸取5.00mL 水样于消解管中，加入K2S2O8，拧紧消解管盖后，摇匀。放置于消解仪中设置消解温度及消解时间。待消解时间到，取出，冷却至室温后，转移至50mL 比色管，定容至标线，加入显色剂，摇匀，显色10min 后，于最适波长处分别测定其吸光度。

1.5 水样TP 含量的测定

采用上述硫酸-硝酸法和实验改进后的过硫酸钾-高温高压消解法的最佳条件处理自汤逊湖和武汉东湖学院九曲河采集的新鲜水样，并测定其TP含量。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的绘制

标准溶液在895nm 处测量吸光度，其标准曲线见图1。线性相关方程为y=0.257x+0.0019,相关系数R2=0.9998，线性相关良好。

图1 TP 测定的标准曲线Fig.1 Standard curve of total phosphorus determi

2.2 两种消解方法的对比

分别用硫酸-硝酸消解法、过硫酸钾-高温高压消解法处理自武汉东湖学院九曲河采集的新鲜水样，所测得水样TP 含量分别为0.3783、0.4053mg·L-1。两种方法测得TP 值对比图见图2。

图2 两种方法测得TP 值对比图Fig.2 Comparison of the total names measured by the two methods

由图2 可知，硫酸-硝酸消解法相对于过硫酸钾-高温高压消解法消解效果更好。

2.3 过硫酸钾-消解仪消解法的改进

2.3.1 K2S2O8添加量的影响

图3 为K2S2O8投加量对测定的影响。

图3 K2S2O8 投加量对测定的影响Fig.3 Influence of potassium persulf ate dosage on determination

由图3 可知，当K2S2O8投加量为1.5mL 时，水样消解效果最好。

2.3.2 消解温度的影响

图4 为消解温度对测定的影响。

图4 消解温度对测定的影响Fig.4 Influence of temperature on measurement

由图4 可知，当设置消解温度为150℃时，水样消解效果最好。

2.3.3 消解时间的影响

图5 为消解时间对测定的影响。

图5 消解时间对测定的影响Fig.5 Influence of time on measurement

由图5 可知，当设置消解时间为70min 时，水样消解效果最好。

综上，当K2S2O8投加量为1.5mL，消解温度设定为150℃，消解时间设定为70min 时，消解程度最完全。

2.4 水样的测定

图6 为两种水样两种方法消解对比。

图6 两种水样两种方法消解对比Fig.6 Comparison of two water samples digestion by two methods

由图6 可知，硫酸-硝酸消解法与改进后的过硫酸钾-消解仪消解法所测两种水样的TP 含量差别不大，但在具体实验操作过程中，硫酸-硝酸消解法耗时长，安全性低；而过硫酸钾-消解仪法可以缩短消解时间且操作方便，水样及试剂用量少。

3 结论

本文对常用的两种消解方法进行对比，在具体实验操作过程中，过硫酸钾-高温高压消解法操作繁琐、费时，若遇到特殊水样，还有可能消解不彻底；硫酸-硝酸消解法耗时长，安全性低。本文研究发现，过硫酸钾-消解仪法可以缩短消解时间且操作方便、水样及试剂用量少。过硫酸钾-消解仪法的消解优化条件为：水样5.00mL、K2S2O8投加量为1.5mL、消解温度150℃、消解时间70min，消解效果与硫酸-硝酸消解法一致。