水质监测中影响总氮空白吸光度的因素研究

裴松松，李纪红

（莒县环境监测站，山东 日照 276500）

湖泊和水库中排入大量生活污水、农田废水或含氮工业废水，会造成其氮磷类物质严重超标，微生物大量繁殖，水体出现富营养化。因此，水质总氮含量是衡量湖泊和水库水质良好与否的重要指标。当前，《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）是我国测定水中总氮的一种普遍方法[1]。该总氮测定方法比较稳定，实验室内与实验室间误差均比较小，但空白吸光度过高一直是影响其分析结果准确性的重要因素。因此，在水质总氮测定过程中，控制空白吸光度意义重大，按上述标准，空白吸光度控制在0.030 内为宜[2]。影响水质监测中总氮空白试验吸光度的因素众多。本文结合实际工作经验，从试验用水、试剂纯度、试验器皿、样品消解与后处理、实验室环境等方面对总氮空白吸光度的影响因素进行试验验证，同时提出降低总氮空白吸光度的方法，以指导实验室操作实践[3]。

1 试验方法

《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）明确了总氮的测定方法。在118～126 ℃碱性介质环境下，采用过硫酸钾将试样中的大部分氮化合物（氨氮、亚硝酸盐、有机氮化合物）氧化成硝酸盐。分别在波长220 nm 和275 nm处测定吸光度，并计算出校正吸光度，最终得出水样的总氮浓度。

2 仪器及试剂

2.1 主要仪器

一是UV-1800SPC 双光束紫外可见分光光度计，配光程10 mm 的石英比色皿，购自美析（中国）仪器有限公司；二是BXM-85VF 立式压力蒸汽灭菌器，购自上海博迅医疗生物仪器股份公司；三是容量25 mL的具塞比色管，购自国药集团化学试剂有限公司。

2.2 主要试剂

水、碱性过硫酸钾溶液、盐酸溶液等均由国药集团化学试剂有限公司提供。

3 影响总氮空白吸光度的因素分析

3.1 试验用水

《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）要求使用无氨水作为试验用水。现用蒸馏水、去离子水和无氨水分别做试验用水进行空白比对试验，平行测定5 次[4]，结果如表1所示。

表1 试验用水对空白吸光度的影响

由此可见，在日常监测中，三种水对空白吸光度的影响差别不大，但空白吸光度不得小于0.030，因此不选用蒸馏水，去离子水和无氨水均能满足要求。考虑到实际工作的可操作性，日常检测选用去离子水作为试验用水[5]，去离子水电阻率为18.2 MΩ·cm。

3.2 试剂纯度

试剂在水质检测分析中极其重要，必须符合一定的质量要求，达到一定纯度，否则会影响检测结果的准确性[6]。总氨测定时采用不同纯度的过硫酸钾（分析纯和优级纯）分别进行5 次空白试验，测定结果如表2所示。

表2 不同纯度的过硫酸钾对空白吸光度的影响

由表2可知，不同纯度的过硫酸钾对空白吸光度的影响十分明显。过硫酸钾（优级纯）的空白吸光度较低，且小于0.030。实验室进行水中总氮测定时，应尽量采用过硫酸钾（优级纯）试剂，且对新购的过硫酸钾试剂进行空白试验。

3.3 试验器皿

总氨测定中，试验用的比色管、烧杯、量筒、比色皿等玻璃器血的洁净程度对空白吸光度的测定有一定影响。试验分两组，每组平行测定5 次。第一组将所有玻璃器皿浸泡在盐酸（体积比1 ∶9）中12 h，以去除干扰。第二组所有玻璃器皿先用硫酸（体积比1 ∶3）浸泡荡洗10 min，后用盐酸-乙醇（体积比1 ∶2）溶液浸泡10 min，再用超声波清洗机洗涤，以去除油污或可溶于该溶剂的有机物，测定结果如表3所示。

表3 不同器皿预处理方法对空白吸光度的影响

表3数据显示，作为两种不同的玻璃器皿预处理方式，盐酸浸泡和硫酸浸泡均可满足空白吸光度要求，硫酸浸泡效果略好于盐酸浸泡。考虑到试验安全性，采用盐酸浸泡处理玻璃器皿。

3.4 样品消解

水样消解过程中，压力、温度、时间等因素都能直接影响其空白吸光度。压力不足108 kPa，会导致过硫酸钾分解不完全，使空白吸光度偏高。消解温度需要控制在118～126 ℃，若消解温度过低，则有可能造成氧化过程不完全，从而导致空白吸光度偏低，若消解温度过高，则容易造成过硫酸钾分解速度加快，从而导致空白吸光度偏高[7-10]。压力为108 kPa，温度为120 ℃时，水样分别消解20 min、25 min、30 min、35 min、40 min 和45 min，测定结果如表4所示。

表4 水样消解时间的长短对空白吸光度的影响

由表4可见，随着消解时间的增加，空白吸光度逐步下降，而30 min 是过硫酸钾分解是否完全的转折点，所以样品要在一定压力和温度的条件下消解超过30 min，以消除对测定结果的影响[11-13]。在压力108 kPa，温度120 ℃的条件下，要至少消解30 min。

3.5 样品后处理

总氮测定中，消解后的水样是否加入1 mL 盐酸（体积比1 ∶9）对空白吸光度有较大影响。分别消解两组样品，每组有5 个平行样，一组消解后加盐酸，一组不加，试验数据如表5所示。

表5 水样消解后是否加入盐酸对空白吸光度的影响

水样消解后，剩余的NaOH 与空气中的CO2反应，溶液中CO32-的浓度增加，使得波长增加，加入盐酸（体积比1 ∶9）可以有效降低干扰。此浓度的盐酸对空白吸光度无明显的影响，因此消解后加入1 mL 盐酸（体积比1 ∶9）可以有效降低空白吸光度。

3.6 实验室环境

本次试验测定对象是水质总氨，应该在无氨环境中进行。试验期间，本实验室禁止开展涉及氨水、硝酸及其他氨盐类试剂的试验项目，防止氨水、硝酸及其他氨盐类试剂经挥发后溶解在本次试验的水样中，造成测定结果偏高[14-16]。

4 结论

试验表明，可选用去离子水作为试验用水，选用过硫酸钾（优级纯）作为消解剂，选用盐酸浸泡处理玻璃器皿；压力为108 kPa，温度为120 ℃时，控制消解时间至少30 min，消解后加入1 mL 盐酸（体积比1 ∶9）去除过量NaOH 的干扰；试验测定对象是水质总氨，必须在无氨环境中进行。这样就能有效地降低总氮空白吸光度，将水质监测中总氮空白吸光度控制在0.030 以内，达到检测分析要求。