兩種測定水中硝酸鹽氮分析方法的比較

陳 晨，韓少強(qiáng)，趙志強(qiáng)，祝艷君

(1. 天津市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 天津300191；2. 天津天濱瑞成環(huán)境技術(shù)工程有限公司 天津300191)

0 引 言

硝酸鹽氮是水質(zhì)監(jiān)測的一項重要指標(biāo)，它是氮元素的氧化終產(chǎn)物[1]，不同價態(tài)的含氮化合物最終都會被氧化形成硝酸鹽氮。水體中高濃度的硝酸鹽氮會對人體造成危害[2]；硝酸鹽氮被還原成亞硝酸鹽氮，攝入體內(nèi)可造成食物中毒，具有潛在的“三致性”[3]。監(jiān)測硝酸鹽氮的含量對了解水體的受污染現(xiàn)狀和程度有著重要意義。此外，測量硝酸鹽氮含量，對于總氮和氨氮測量指標(biāo)的邏輯合理性判斷有著重要的參考價值[4]。目前常見的硝酸鹽氮測定方法有紫外分光光度法[5]、酚二磺酸分光光度法[6]、鎘柱還原法[7]、離子色譜法[8]、氣相分子吸收光譜法[9]等。

紫外分光光度法根據(jù)硝酸根在紫外波長 220nm處有特征吸收進(jìn)行定量測定，同時在 275nm 作另一次測量，以校正水中溶解的有機(jī)物對測量結(jié)果的干擾。由于此法檢出限較高，難以準(zhǔn)確測量低濃度水樣；而且僅靠 275nm 的吸光度校正，不能有效排除有機(jī)物干擾。

鎘柱還原法是利用鎘柱將水中的硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮，再根據(jù)亞硝酸根特有的顯色反應(yīng)進(jìn)行測定。此法可以有效去除高鹽度的干擾，常用于海水分析。對于鎘柱的保養(yǎng)有較高要求，實驗室空白容易偏高；顯色反應(yīng)對時間有要求，實際操作時，樣品須依次通過鎘柱，不能批量處理。

離子色譜法通過色譜柱對離子進(jìn)行分離檢測，常用于水中多種陰離子的同時測量。此法易受到其他離子的干擾，當(dāng)水樣中存在其他高濃度離子時，為保護(hù)儀器，不能直接進(jìn)樣，稀釋則難以準(zhǔn)確測量低濃度的硝酸根離子。此外，離子色譜法單個樣品分析時間約為20min，耗時較長。

酚二磺酸分光光度法靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，是最為經(jīng)典的硝酸鹽氮測定方法；氣相分子吸收光譜法作為近年來廣泛普及的分析方法，具有操作簡便、耗時短、靈敏精密不受干擾等優(yōu)點，相應(yīng)的環(huán)境行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也正在修訂更新。本文分別采用氣相分子吸收光譜法和酚二磺酸分光光度法測定水中硝酸鹽氮，并對測定結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出結(jié)論。

1 實驗部分

1.1 氣相分子吸收光譜法

1.1.1 儀器和試劑

氣相分子吸收光譜儀：北裕 GMA3376型，配有自動稀釋進(jìn)樣器。

三氯化鈦(分析純，國藥試劑)；氨基磺酸(分析純)；實驗室蒸餾水。

1.1.2 儀器條件

波長 214.4nm(Cd)；延遲時間 25s；測量時間20s；樣品泵轉(zhuǎn)速 50rpm；試劑泵轉(zhuǎn)速 25.0rpm；啟用自動稀釋功能。

1.1.3 實驗步驟

取40mL待測樣品置于進(jìn)樣瓶中，加入2～3滴氨基磺酸，置于自動進(jìn)樣器上；按照預(yù)先設(shè)定的分析方法運行儀器進(jìn)行測定。水樣中的硝酸鹽氮被三氯化鈦氧化為一氧化氮，在214.4nm波長有特定吸收峰；分析軟件根據(jù)校準(zhǔn)曲線直接報出測量結(jié)果。

1.2 酚二磺酸分光光度法

1.2.1 儀器和試劑

水浴鍋：雙列六孔數(shù)顯恒溫水浴鍋。

分光光度計：哈希DR6000型雙光束紫外可見分光光度計。

氫氧化鈉(優(yōu)級純)；酚二磺酸試劑(科密歐環(huán)保試劑)；硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液(有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))；氨水(0.90mg/L)；實驗室蒸餾水。

1.2.2 儀器條件

水浴鍋穩(wěn)定控溫100℃；分光光度計將測量波長調(diào)至410nm，并配有10mm比色皿。

1.2.3 實驗步驟

取一定量待測樣品置于蒸發(fā)皿中，調(diào)節(jié) pH至微堿性，置入水浴鍋中蒸發(fā)至干；加入1.0mL酚二磺酸試劑，用玻璃棒充分研磨，放置10min后加入10mL水；加入 3.5mL氨水繼續(xù)攪拌，過濾沉淀，移入比色管中，用蒸餾水稀釋至刻線，混勻；在分光光度計410nm波長，以水為參比，測定吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 校準(zhǔn)曲線

分別按照各自的實驗步驟，繪制校準(zhǔn)曲線，結(jié)果見表1。

表1 校準(zhǔn)曲線測定結(jié)果Tab.1 Test result of calibration curve

從上表可得，兩種方法校準(zhǔn)曲線的相關(guān)性都很好，其中氣相分子吸收光譜法稍優(yōu)于酚二磺酸分光光度法。

2.2 有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定

使用 2種方法分別對濃度為(1.20±0.04)mg/L的硝酸鹽氮有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定6次，測定結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果Tab.2 Test result of standard samples

從上表可得，2種方法的全部測量結(jié)果都在有證標(biāo)物的質(zhì)控范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度符合要求，其中氣相分子吸收光譜法更接近真值，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差更小，精密度和準(zhǔn)確度更優(yōu)。兩者的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 0.022、0.014，進(jìn)行 F檢驗，則 F＝(0.022)2/(0.014)2＝2.47；自由度為 5，給定α＝0.05，查 F檢驗臨界值表得F表＝5.05。F＜F表，可知2組數(shù)據(jù)沒有顯著差異。

2.3 實際樣品的測定

為進(jìn)一步考查2種方法在實際工作中的適用性，選擇了某日同時接收的6個實際水樣，分別用這2種分析方法進(jìn)行測定，并記錄分析所用時間，結(jié)果見表3。

表3 實際樣品測定結(jié)果Tab.3 Test result of practical samples

由上表可得，2種方法的測定結(jié)果相對偏差為0.3%～3.9%，符合相關(guān)方法的質(zhì)控要求，表明2種方法在實際樣品分析時，測量結(jié)果具有一致性；其中氣相分子吸收光譜法用時顯著少于酚二磺酸分光光度法，效率更高。

3 結(jié) 論

通過對氣相分子吸收光譜法和酚二磺酸分光光度法的上述比較，可以得到如下結(jié)論：

①兩種方法測量水中硝酸鹽氮的結(jié)果無顯著性差異，均能滿足常規(guī)環(huán)境樣品的分析需求。

②氣相分子吸收光譜法無需水浴等前處理，分析時間短，而且具有更好的精密度和準(zhǔn)確度，抗干擾能力強(qiáng)。

③氣相分子吸收光譜儀成本高，對操作和維護(hù)要求嚴(yán)格；分光光度計造價低廉，易于維護(hù)。分析實驗室應(yīng)結(jié)合自身需求，選用適合的分析方法。