總氮自動(dòng)分析儀測定水中總氮的可行性研究

朱 靚，閆 征，李迎芳

（1.鄭州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，鄭州 450007；2.哈希公司，上海 200335）

氮是生物生長必需的元素之一，同時(shí)也是造成水華或赤潮的因素之一。當(dāng)?shù)⒘椎戎参餇I養(yǎng)元素大量進(jìn)入湖泊、水庫、海灣等緩流水體，就會(huì)產(chǎn)生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象：即過量的營養(yǎng)元素提高了藻類等水生生物的活性，數(shù)量猛增，由此造成了一系列危害。故總氮是評價(jià)水體富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一。目前，總氮的測定最常選用的方法是國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法（HJ636-2012）：堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[1]。但該方法耗時(shí)長，操作過程存在潛在危險(xiǎn)性，且穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性不能令人滿意。

本研究采用HACH IL500型總氮自動(dòng)分析儀，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量要求，進(jìn)行了一系列精密度、回收率等實(shí)驗(yàn)。在滿足實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，同時(shí)采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法（HJ636-2012）堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，對地表水、市政污水、工業(yè)廢水的水質(zhì)進(jìn)行了總氮的分析，并對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。分析結(jié)果表明，自動(dòng)分析儀完全可以替代手工法對不同領(lǐng)域的水質(zhì)進(jìn)行總氮的分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1.1 儀器方法

（1）儀器及試劑

HACH IL500型總氮自動(dòng)分析儀；過硫酸鉀溶液、硫酸溶液、偏硼酸溶液、去離子水。

（2）使用方法簡介[2]

總氮自動(dòng)分析儀采用過硫酸鉀作為氧化劑，在高溫高壓下對水樣進(jìn)行消解，然后選用210nm和228nm紫外雙波長進(jìn)行比色。有高量程和低量程進(jìn)行選擇，最低可準(zhǔn)確測試到0.5mg/LN，最高可準(zhǔn)確測試到150mg/LN。儀器由自動(dòng)進(jìn)樣器、分析單元和控制器三部分組成。整個(gè)分析過程無需人工做任何干預(yù)。儀器自動(dòng)完成進(jìn)樣、消解、冷卻、比色、排液，并自動(dòng)存儲(chǔ)分析結(jié)果，使用者可通過控制器實(shí)時(shí)查看結(jié)果?？偟治鰞H僅需要7分鐘。

1.1.2 國標(biāo)方法

（1）儀器

紫外可見分光光度計(jì)（TU-1901）、立式壓力蒸汽滅菌器（LS-B50L）。

（2）試劑及樣品測定

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法（HJ636-2012）進(jìn)行測定。

1.2 結(jié)果與討論

1.2.1 儀器方法標(biāo)準(zhǔn)曲線

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立（見表1）

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

由表1可知，在0～10.00mg/L濃度范圍內(nèi)，總氮含量與吸光度之間具有良好的線性關(guān)系。

1.2.2 HACH IL500型儀器方法準(zhǔn)確度與精密度實(shí)驗(yàn)

（1）儀器準(zhǔn)確度的測定

選用三個(gè)不同濃度的總氮環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行檢定，平行測定6次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定

由表2可以看出，3個(gè)不同濃度的總氮環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品在IL500總氮自動(dòng)分析儀上進(jìn)行多次測量，測定結(jié)果均落在允許濃度范圍內(nèi)。由此可見，總氮自動(dòng)分析儀運(yùn)行準(zhǔn)確。

（2）儀器精密度的測定

自配三種不同濃度的總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢定，計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，數(shù)據(jù)見表3。

表3 總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液平行樣的測定

由表3可以看出，選用三種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢驗(yàn)IL500總氮自動(dòng)分析儀的精密性，儀器測定結(jié)果的RSD分別為0.49%、0.23%、0.19%，儀器運(yùn)行穩(wěn)定。

1.2.3 環(huán)境樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

分別對某地表水、某污水處理廠進(jìn)口和出口水樣、某造紙廠進(jìn)口和出口水樣，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，測定結(jié)果見表4。

表4 環(huán)境樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可看出，對不同類型的環(huán)境樣品進(jìn)行加標(biāo)測定，加標(biāo)濃度從3.00～10.0mg/L，加標(biāo)回收率在93%～105%之間。測定結(jié)果令人滿意。

1.2.4 實(shí)際樣品比對實(shí)驗(yàn)

選用HACH IL500型儀器方法和國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法（HJ636-2012）對7種不同環(huán)境樣品中的總氮進(jìn)行分析，樣品分別為：自配標(biāo)準(zhǔn)溶液、某地表水1、某地表水2、某地表水3、某工業(yè)廢水、某生活污水、某造紙廢水。測定結(jié)果如表5所示。

表5 HACH IL500型儀器方法和國標(biāo)方法的對照結(jié)果

由表5可以看出，3種地表水在兩種分析方法下的相對偏差在0.16%～1.01%，2種工業(yè)廢水在兩種分析方法下的相對偏差在0.52%～2.45%，市政生活污水在兩種分析方法下的相對偏差小于0.3%。結(jié)果表明，HACH IL500型儀器分析法和手工國標(biāo)法的測定結(jié)果無顯著性差異。

2 結(jié)論

（1）HACH IL500型總氮自動(dòng)分析儀與國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法無顯著性差異。

（2）同一地表水水樣在儀器分析法和國標(biāo)分析法下得到的測試結(jié)果的相對偏差在0.16%～1.01%之間，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的地表水樣品，HACH IL500總氮自動(dòng)分析儀法可以替代國標(biāo)HJ636-2012。

（3）同一工業(yè)水樣在儀器分析法和國標(biāo)分析法下得到的測試結(jié)果的相對偏差在0.52%～2.45% 之間，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的工業(yè)樣品，IL500總氮自動(dòng)分析儀法可以替代國標(biāo)HJ636-2012。

（4）同一生活污水水樣在儀器分析法和國標(biāo)分析法下得到的測試結(jié)果的相對偏小于0.3%，相對偏差較小。因此，對于測定濃度較低的工業(yè)樣品，IL500總氮自動(dòng)分析儀法可以替代國標(biāo)HJ636-2012。

（5）與國標(biāo)分析方法HJ636-2012相比，IL500總氮自動(dòng)分析儀法具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：1）測試速度非常快。測試一個(gè)總氮樣品，從進(jìn)樣到消解、比色到排廢液，整個(gè)分析過程僅僅需要7分鐘時(shí)間，對比需要耗時(shí)近1個(gè)小時(shí)的國標(biāo)分析方法而言，極大地提高了分析速度，而且分析過程無需人工干預(yù)，實(shí)實(shí)在在地提高了工作效率。2）無需人工配置試劑，有效地減少了實(shí)驗(yàn)室污染以及實(shí)驗(yàn)室廢液對分析人員造成的潛在危害。且儀器的消解單元位于安全面板之后，即便儀器發(fā)生故障，也不會(huì)對實(shí)驗(yàn)室人員造成傷害，這對于實(shí)驗(yàn)室的安全工作十分有利。3）具有非常出色的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，尤其是穩(wěn)定性方面，超越了國標(biāo)分析方法?？偟膩碚f，采用IL500總氮自動(dòng)分析儀測試各種水環(huán)境樣品中的總氮，具有安全、便捷、快速、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，且在測試結(jié)果上，可以和國標(biāo)分析方法取得完美的一致性。

[1]水質(zhì)總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ636-2012）[S].

[2]哈希公司.IL500總氮自動(dòng)分析儀儀器手冊[K].

[3]國家環(huán)境保護(hù)總局，水和廢水監(jiān)測分析方法編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）[M].北京：中國環(huán)境出版社，2002，12：254-257.