三种检测水中硝酸盐氮方法的比较研究

殷哨飞

(安徽省阜阳水文水资源局，安徽 阜阳 236000)

水中硝酸盐氮是含氮有机物氧化分解的最终产物，进入人体后会被转化成亚硝酸盐氮，进而对人体造成缺氧、癌变、畸形等危害[1]，因此检测水中硝酸盐氮具有十分重要的意义。随着科学技术的发展，检测技术日新月异，硝酸盐氮的检测方法越来越多样化，目前化验室常用的检测方法有3种，分别为紫外分光光度法[2]、离子色谱法[3]和气相分子吸收光谱法[4-5]。本文通过对比以上3种方法的原理、检测步骤、测定结果等，分析3种检测方法的优劣，为水中硝酸盐氮检测方法的选择提供参考。

1 实验部分

1.1 方法原理

《硝酸盐氮的测定 紫外分光光度法》(SL 84—1994)是利用硝酸根离子仅在220.0nm波长处有特征吸收而进行的定量测定，而水中溶解的有机物在220.0nm和275.0nm波长处均有吸收，所以需要对275.0nm的吸光度再次进行测量，以校正硝酸盐氮的值。另外还需对水样的色度和浊度进行处理，进一步消除水中杂质对硝酸盐氮的干扰。

《水质 硝酸盐氮的测定 气相分子吸收光谱法》(HJ/T 198—2005)是在2.5mol/L盐酸介质中，于(70±2)℃下，利用三氯化钛将硝酸盐还原分解成NO，再用载气将生成的NO载入气相分子吸收光谱仪的吸光管中，在214.4nm波长处测得的吸光度与硝酸盐氮浓度遵守比尔定律。在检测水样前需对水样中的亚硝酸根离子以及有机物进行处理，以减少对硝酸盐氮的干扰。

1.2 仪器与试剂

实验所需的仪器和试剂见表1。

表1 3种方法所需的仪器和试剂

1.3 实验步骤

紫外分光光度法：量取200.0mL水样于锥形瓶中，加入2.0mL硫酸锌溶液，在搅拌下滴加氢氧化钠溶液至pH=7，待絮凝胶团下沉后，吸取上清液注入吸附树脂柱中，以每秒1～2滴的速度流出柱子。截取50.0mL中间段样品放入比色管中，加入1.0mL盐酸溶液和0.1mL氨基磺酸溶液，以50.0mL去离子水加入1.0mL盐酸溶液和0.1mL氨基磺酸溶液做参比，使用1cm石英比色皿测定水样在220.0nm和275.0nm波长处的吸光度。按照水样测定相同步骤测量系列浓度硝酸盐氮标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，并计算水样的浓度。

离子色谱法：将配置好的淋洗液和硫酸溶液倒入仪器的试剂瓶中，将标准溶液中间液和水样放置于自动进样器上，开机待离子色谱仪基线走稳后，设置好运行方法及样品信息，直接进样即可。根据系列浓度硝酸根标准溶液的保留时间和峰面积，建立标准曲线，并计算水样中硝酸盐氮的浓度。

气相分子吸收光谱法：将配置好的盐酸溶液和三氯化钛溶液倒入仪器的试剂瓶中，标准溶液中间液和水样放置于自动进样器，打开载气并调节输出压力，再运行仪器，在对仪器进行水洗和试剂润洗后，取适量样品于进样管中，滴加2滴氨基磺酸溶液，按照设置好的分析方法和试样信息对样品进行测定。根据系列浓度硝酸盐氮标准溶液的吸光度，建立标准曲线，并计算水样中硝酸盐氮的浓度。

2 结果分析

2.1 标准曲线

分别按照3种方法的实验步骤测得的标准曲线回归方程和相关系数见表2。由表2可知，紫外分光光度法、离子色谱法和气相分子吸收光谱法的标准曲线相关系数均大于0.999，3种方法的回归方程均具有良好的线性关系。

表2 标准曲线回归方程和相关系数

2.2 精密度

2021年9月2日对蒙城县常兴镇茨淮新河大桥、阜阳市二水厂取水口和阜阳市三水厂取水口进行取样，分别使用紫外分光光度法、离子色谱法和气相分子吸收光谱法对3个水源地的实际水样进行6次平行测定，测定结果见表3。由表3可知，3种方法的相对标准偏差范围分别在1.1%～1.8%、0.2%～0.4%和1.2%～1.6%之间，均能满足水环境监测规范的精密度要求，其中离子色谱法的精密度相对最高。

表3 精密度测定结果

2.3 准确度

2.3.1 硝酸盐氮标准物质的测定

使用紫外分光光度法、离子色谱法和气相分子吸收光谱法对标准值为(0.890±0.039)mg/L的硝酸盐氮标准物质进行6次平行测定，测定结果见表4。由表4可知，3种方法的相对误差范围分别在-1.24%～0.79%、-1.35%～-0.90%、-0.34%～2.02%之间，均符合相对误差的质控要求。

表4 硝酸盐氮标准物质的测定结果

2.3.2 实际水样加标回收率的测定

分别运用紫外分光光度法、离子色谱法、气相分子吸收光谱法对常兴镇茨淮新河大桥、阜阳市二水厂取水口和阜阳市三水厂取水口的实际水样进行加标测定[取1.0mL的硝酸盐氮标准溶液(100mg/L)与实际水样共100mL]，测定结果见表5。由表5可知，3种方法的加标回收率分别为98.2%～103.2%、96.4%～98.2%和102.2%～104.3%，均符合硝酸盐氮加标回收率的质控要求。

表5 实际水样加标回收率的测定结果

3 结 论

3种测量硝酸盐氮的方法在原理上有所不同，紫外分光光度法是直接测量硝酸盐氮在特定波长处的吸光度来进行定量；离子色谱法是利用阴离子色谱柱将水样中的各种阴离子进行分离，再根据硝酸根离子的保留时间和峰面积进行定量；气相分子吸收光谱法则是先将硝酸盐还原成NO，用载气将NO载入吸光管中，再测定NO在特定波长处的吸光度来定量。其中离子色谱法因需要将样品中的多种阴离子全部分离，故分离测定的时间相较另外两种方法更长，单个样品的分离测定时间约为20min，但可以同时测定多种阴离子的含量。

在检测操作方面，紫外分光光度法对于检测人员的操作要求较低，仪器的使用较为简便，检测速度快，但受到水中众多杂质的干扰需要进行絮凝沉淀、树脂吸附等样品前处理操作，因而处理步骤比较烦琐，所需的人力较多。离子色谱法所用试剂的种类和用量最少，仪器配备了过滤装置、预处理装置、自动进样器和自动稀释装置，可以对水样进行前处理，并能够自动进样和自动配置标准曲线，大大地节省了检测的人力，安全性高，但对仪器的使用要求较高，需要对仪器操作人员进行专业培训，同时所用的仪器配件费用相对另外两种方法更高，单个水样的检测时间较长，不适合大批量的紧急检测工作。气相分子吸收光谱法所用仪器与紫外分光光度法相近，仪器的使用相对简单，且配备了自动进样器和自动稀释装置，所以能够节省一定的检测人力，但试剂用量较大，并需要用到载气，所需费用较紫外分光光度法有所增加。

在测定结果方面，紫外分光光度法、离子色谱法和气相分子吸收光谱法的标准曲线相关系数均在0.999以上，精密度分别为1.1%～1.8%、0.2%～0.4%、1.2%～1.6%，加标回收率分别为98.2%～103.2%、96.4%～98.2%、102.2%～104.3%，测定的标准物质浓度均在其标准范围内，其中离子色谱法的稳定性较另外两种方法更好。

综上所述，紫外分光光度法、离子色谱法和气相分子吸收光谱法在检测结果上均能满足硝酸盐氮的检测要求，但在检测原理和操作方面各有优劣，检测人员可根据自身的实际工作需要选择合适的检测方法。