氣相分子吸收光譜法測(cè)定水樣中的總氮

彭婭(重慶市清澤水質(zhì)檢測(cè)有限公司，重慶 401331)

0 引言

總氮是水中有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮化物的總稱[1]，可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，是衡量水體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，總氮的測(cè)定有助于評(píng)價(jià)水體被污染和自凈狀況[2]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類生活污水和工業(yè)廢水等排向自然水體，使得水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重，而近年來(lái)越來(lái)越多的湖泊或水庫(kù)作為飲用水源或者備用水源，因此對(duì)水體中總氮的測(cè)定就更加重要。目前水樣中總氮的測(cè)定方法主要是堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法[3]、連續(xù)流動(dòng)-鹽酸萘乙二胺分光光度法[4]和氣相分子吸收光譜法[5]，堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法是在120～124 ℃條件下，采用過(guò)硫酸鉀氧化水樣中的含氮化合物和有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)化含有氮化合物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，再用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)220 nm和275 nm條件下分別測(cè)定吸光度。此方法操作步驟繁瑣，消解冷卻時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)用水、藥品試劑等影響因素多，連續(xù)流動(dòng)-鹽酸萘乙二胺分光光度法是在堿性條件下，含氮化合物在107～110 ℃，紫外線照射下，被過(guò)硫酸鉀氧化為硝酸鹽后經(jīng)鎘柱還原為亞硝酸鹽，在酸性介質(zhì)中，亞硝酸鹽與磺胺反應(yīng)后與鹽酸萘乙二胺偶聯(lián)生成紫紅色絡(luò)合物，在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度[4]。本文采用氣相分子吸收光譜法測(cè)定水中總氮，對(duì)檢出限、精密度、準(zhǔn)確度和回收率進(jìn)行測(cè)定；測(cè)定水樣保存7天的總氮結(jié)果無(wú)明顯變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：氣相分子吸收光譜法分析快速，操作簡(jiǎn)單，靈敏度和準(zhǔn)確度高，適用于水質(zhì)樣品分析檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

水樣經(jīng)堿性硫酸鉀在線消解，將氨、銨鹽、亞硝酸鹽及大部分有機(jī)氮氧化成硝酸鹽，三氧化鈦在加熱的條件下將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化氮?dú)怏w，在214.4 nm波長(zhǎng)下，一氧化氮的吸光度和待測(cè)成分的吸光度符合朗伯比爾定律。

1.2 藥品試劑

消解液：7 g過(guò)硫酸鉀+1.9 g硼砂溶于200 mL去離子水中，溶解后加1 g氫氧化鈉固體繼續(xù)溶解。

氧化劑：2.5 g葡萄糖+5 g檸檬酸三鈉溶于事先配好的鹽酸溶液中 (V鹽酸∶V水=1∶2)中。

三氯化鈦鹽酸溶液：1體積濃鹽酸+1體積水+4體積三氯化鈦。

10%氫氧化鈉溶液(洗液)：取氫氧化鈉4 g溶到100 mL水中。

1.3 儀器設(shè)備及工作條件

1.3.1 儀器設(shè)備

氣相分子吸收光譜儀：上海北裕GMA3386。

1.3.2 工作條件

選擇在線消解自動(dòng)稀釋的方法[線性法(零點(diǎn)納入計(jì)算)]檢測(cè)總氮，設(shè)置測(cè)定波長(zhǎng)為214.4 nm(Cd)；打開(kāi)加熱；讀數(shù)方式為峰高；延遲時(shí)間為25 s；樣品泵轉(zhuǎn)速為50.0 r/min；試劑泵轉(zhuǎn)速為40.0 r/min；氧化劑泵轉(zhuǎn)速為30.0 r/min；測(cè)量時(shí)間為20 s；設(shè)置自動(dòng)進(jìn)樣吹掃均質(zhì)時(shí)間為2 s；氮?dú)鈮毫?.20～0.40 MPa。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

配置總氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液濃度為2.00 mg/L，設(shè)置曲線點(diǎn)濃度依次為：0、0.100、0.200、0.400、0.800、1.000、2.000 mg/L，選擇自動(dòng)稀釋器配置標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定吸光度，自動(dòng)擬合曲線。工作曲線線性回歸方程為y=0.030 14x+0.000 18，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8，結(jié)果表明該方法測(cè)定總氮靈敏度高，具有較好的線性相關(guān)性。

2.2 檢出限

使用2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線，按照HJ 168—2010《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》要求，對(duì)濃度點(diǎn)0.200 mg/L進(jìn)行7次平行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表1所示，自由度為6，置信度為99%時(shí)，t值為3.143，檢測(cè)限按照MDL=t(n-1,0.99)×S計(jì)算方法總氮的檢出限為0.038 mg/L，比實(shí)際檢出限0.050 mg/L低，測(cè)定下限為0.153 mg/L，比實(shí)際測(cè)定下限0.200 mg/L低，滿足要求。

表1 總氮的檢出限和測(cè)定下限數(shù)據(jù)

2.3 精密度

分別對(duì)濃度為0.200 mg/L、1.000 mg/L和2.000 mg/L的高中低三種濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，滿足測(cè)定要求，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 總氮的精密度數(shù)據(jù)

2.4 準(zhǔn)確度和回收率

用國(guó)家有證總氮標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品濃度為0.411±0.051 mg/L和1.61±0.10 mg/L，平行測(cè)定6次，均值分別為0.412 mg/L和1.66 mg/L，測(cè)定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)樣品不確定度范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 總氮準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)

對(duì)水源水和污水兩種類型實(shí)際水樣中總氮進(jìn)行平行樣和加標(biāo)回收率測(cè)定，水源水為某自來(lái)水廠取水點(diǎn)水樣，污水為某污水廠處理可以直接排放的出廠水，加標(biāo)回收率控制在90%～110%，滿足要求，數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 總氮回收率數(shù)據(jù)

2.5 水樣保存時(shí)效性

對(duì)水源水和污水兩種類型實(shí)際水樣連續(xù)測(cè)定7天，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5.0%，表明在采樣后7天內(nèi)氣相分子吸收光譜法測(cè)定總氮的結(jié)果影響不大，如表5所示。

表5 總氮時(shí)效性驗(yàn)證數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

利用氣相分析吸收光譜儀測(cè)定水樣中總氮，結(jié)果表明：工作曲線的相關(guān)系數(shù)r＞0.999 0，重復(fù)性相對(duì)偏差＜5.0%，加標(biāo)回收率在90%～110%，檢出限和測(cè)定下限滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，精密度高。該方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)便，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，水樣保存時(shí)間長(zhǎng)，毒性低，簡(jiǎn)化了樣品前處理，縮短了分析時(shí)間，大大提高了檢測(cè)效率。