离子色谱法和分光光度法测定地下水中亚硝酸盐氮的对比

呼尔西旦·吾斯曼

（伊犁州生态环境监测站，新疆 伊宁 835000）

随着我国经济的快速发展，工、农、畜牧业的发展速度不断提升，GDP的增速也在逐年上升。但是随之而来的则是对环境的破坏，工业废水乱排乱放、农业种植过程中使用的农药、畜牧业养殖过程中牲口粪便的随意堆放、生活废水未经处理排放等等一系列问题严重污染着地表水以及地下水，影响着我们生活居住的环境。随着我国环保意识的不断加强，为了保护生态环境，我国出台了许多关于水环境监测的相关法规与检验标准。亚硝酸盐，一类无机化合物的总称，人体服用过量会引起中毒反应，严重者会出现生命安全问题。地下水在居民生活中用途广泛，如灌溉、饮用等，如果长期饮用含有亚硝酸盐的水体，会在人体中产生富集作用，导致慢性中毒。在《地下水质量标准》（GB/T 14848）中，亚硝酸盐作为毒理学指标进行控制。亚硝酸盐氮是水体中含氮有机物进一步氧化，在变成硝酸盐过程中的中间产物。水中存在亚硝酸盐时表明有机物的分解过程还在继续进行，亚硝酸盐的含量如太高，即说明水中有机物的无机化过程进行得相当强烈，表示污染的危险性仍然存在。对地下水中亚硝酸盐含量进行监测，可以更好地了解水体情况。在《地下水质量标准》（GB/T 14848）对亚硝酸盐的检测其推荐方法为分光光度法，但该方法前处理相对复杂。近年，离子色谱法在水体质量控制中得到了广泛的应用，对水体中无机阴离子进行测定主要采取离子色谱法，该方法具有灵敏度高、专属性强、分辨率高、自动化程度高等优点[1-2]。在本研究中，分别对离子色谱法与分光光度法进行亚硝酸盐氮检测方法的验证，并对3份不同的水样进行亚硝酸盐氮含量的检测，对两种检测方法进行比对研究。

1 参考标准

离子色谱法：HJ 84-2016 水质无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法。分光光度法：GB/T 7493-1987 水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法。

2 仪器与试剂

2.1 实验仪器

离子色谱仪：Dionex IC-1000型离子色谱仪（生产单位：美国Dionex公司）；

阴离子色谱柱：Thermo Scientific（4×250 mm）；

紫外-分光光度计：北京普析通用仪器 TU-1910；

比色皿：光程10 mm；

纯水仪：艾柯AKDS-Ⅱ超纯水机。

2.2 主要实验试剂

亚硝酸钠（NaNO2）：优级纯，国药集团化学试剂有限公司。使用前应置于干燥器中平衡 24 h；

碳酸钠：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

碳酸氢钠：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

磷酸、盐酸、高锰酸钾：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

显色剂。

2.3 试验条件

2.3.1 离子色谱法

淋洗液组成设定为NaCO3与NaHCO3的组合混合液：c（Na2CO3）=6.0 mmol/L，c（NaHCO3）=5.0 mmol/L；

再生液为硫酸（浓度：50 mmol/L）；

清洗液：超纯水；

进样体积：25μL，流速：0.7 mL/min。

2.3.2 分光光度法

检测波长：540 nm。

2.4 试验过程

2.4.1 样品的采集与制备

采用硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶收集水样，离子色谱法在2天内分析完毕，分光光度法在24 h内分析完毕。

离子色谱法样品的制备：水系微孔滤膜针筒过滤器将样品直接过滤。

分光光度法样品的制备：将一定体积的样品转移至50 mL比色管或容量瓶中并稀释至刻度线，加入显色剂1.0 mL，摇匀，静置，测定pH（1.8±0.3）。加入显色剂20 min～2 h内，在540 nm处测定吸光度，吸光度范围应在0.2～0.7之间。

2.4.2 标准溶液的制备

离子色谱法：用NO-标准工作液配制浓度分别为0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L（即CN=0.023 mg/L、0.047 mg/L、0.094 mg/L、0.235 mg/L、0.47 mg/L）。

分光光度法：取亚硝酸盐氮标准工作液（CN=1.00 mg/L）1.00、2.00、5.00、7.00、10.00 mL分别置于50 mL容量瓶中，用实验用水稀释至刻度线，即得浓度为0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.1 mg/L、0.14 mg/L、0.2 mg/L的标准溶液。

2.4.3 精密度验证

批内重复性：两种方法均取中间浓度（离子色谱法：CN=0.094 mg/L；分光光度法：0.1 mg/L）重复测定6次，计算其测定值RSD；接受标准：RSD≤6.0%。

日间精密度：由两名实验员分别在不同日期配制上述浓度的对照品溶液，分别重复测定6次，计算12次测定值的RSD；接受标准：RSD≤10.0%。

2.4.4 准确度

准确度以回收率进行表示。以某饮用地下水作为本底，进行加样回收，分别采取3个浓度，每个浓度各3个样品进行分析。离子色谱法：N浓度1：0.023 mg/L；N浓度2：0.047 mg/L；N浓度3：0.094 mg/L；分光光度法：N浓度1：0.02 mg/L；N浓度2：0.04 mg/L；N浓度3：0.1 mg/L计算公式：回收率=实测值/理念值×100%。接受标准：回收率范围在95.0-105.0%，且RSD≤10.0。

2.4.5 线性与范围

离子色谱法与分光光度法分别采用3.2.2中配制的标准溶液进行测定，每个浓度样品平行测定3次，取平均值，进行线性回归，得出回归方程Y=bX+a，X表示峰面积，Y表示浓度值，计算相关系数r2。接受标准：r2≥0.95。

2.4.6 检测限（LOD）与定量限（LOQ）

离子色谱法：LOD：色谱峰S/N≥3；LOQ：色谱峰S/N≥10。

分光光度法：标准差法：测定空白背景12次，并计算标准差S，LOD：将S乘以3得3S，将3S除以标准曲线的斜率，即得；LOQ：将S乘以10得10S，将10S除以标准曲线的斜率，即得。

2.4.7 水样的测定

将3份水样分别采用上述2种方法进行测定，每个水样平行制备样品6份，计算亚硝酸盐氮的含量（以氮计）。

3 结果

3.1 精密度

离子色谱法批内重复性RSD：1.30%；日间精密度1.32%；分光光度法批内重复性RSD：1.64%；日间精密度1.33%，均符合要求，见表1。

表1 两种方法精密度验证结果

3.2 准确度

以样品作为本底进行加标回收率实验。离子色谱法平均回收率为100.37%，RSD：2.23；分光光度法平均回收率为100.00%，RSD：2.18，符合要求，见表2。

表2 两种方法准确度验证结果

3.3 线性与范围

本次试验中以峰面积/吸收度与浓度进行回归分析，得回归方程。离子色谱法：y=1.002x-0.409 9，r2=0.997；分光光度法：y=1.005x+0.211 3，r2=0.998，均符合要求。

3.4 检测限（LOD）与定量限（LOQ）

分光光度法最低检出浓度为0.003 mg/L，定量限为0.035 mg/L。离子色谱法检出限为0.005 mg/L，定量限为0.049 mg/L。在GB/T 14848-2017中根据亚硝酸盐氮的含量将地下水分为5类，其中Ⅰ类、Ⅱ类可用于各种用途，Ⅰ类值≤0.01 mg/L，Ⅱ类值≤0.1 mg/L，两种方法均满足各类水质中亚硝酸盐氮的含量测定。

3.5 样品的测定

对3份水样分别采取离子色谱法与分光光度法进行检测，所得结果接近，无显著性差异（P＞0.05），见表3。

表3 两种方法对3份水样的检测结果对比表

4 结语

对自然界中水质的监测不仅保证人类的用水安全，更是衡量环境情况、作为环境污染情况的判定以及水质定级、处理方法的确认的依据。良好的检测方法不仅需要较高的灵敏度、专属性、准确度，还需要较高的可操作性。在本研究中，离子色谱法与分光光度法在方法验证过程中所得结果均符合要求，对不同水样测定结果无显著性差异。分光光度法应用较早，广泛应用于水质的测定中，李庆波[3]等人采取紫外可见光谱检测法对地表水中的亚硝酸盐氮浓度进行了研究，该方法具有良好的准确度。但分光光度法对水样的前处理较为复杂且时间较长，增加了检测过程的不确定性，分析时间较长，效率较低。离子色谱法作为新型的检测方法，在多方面已经得到了广泛的应用。为了简化分析过程，降低人为误差，离子色谱法在水质检测中得到了广泛应用。张见昕[4]、魏国芬[5]采用离子色谱法进行水质中的亚硝酸盐氮的测定，并与分光光度法进行对比，两种方法得到的结果均无显著性差异，具有可比性与替代性。随着检测分析技术的不断发展，越来越多的方法应用在水质环境监测实际工作中，如二阶导数光谱法[6]、气相分子吸收法[7]在测定水样中亚硝酸盐氮的含量方面均有所报道。分析方法在未来的应用中，在保证准确度与专属性的前提下，简便、快捷是其发展的方向，可以在更短的时间内对更多的样品进行检测。离子色谱法，其样品前处理简单，自动化程度高，与分光光度法相比，可以更好地节省分析时间与人力资源，可以更好地进行样品的检测。