紫外分光光度法測定水質(zhì)中總氮及影響因素探討

孔祥榮

摘要：總氮是水質(zhì)富營養(yǎng)化的重要檢測指標。紫外分光光度法是測定水質(zhì)總氮最常用的方法。但是，在實踐中，常出現(xiàn)空白值高、測量值不準等問題，而且測定值經(jīng)常波動。本文詳細分析了水質(zhì)總氮的影響因素，同時參考《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）提出了優(yōu)化方法提高測定值精度。

關(guān)鍵詞：紫外分光光度法;總氮;影響因素

隨著生活水平的提升和工業(yè)的快速發(fā)展，大量含氮廢水排入水中，我們研究水中有機氮無機二氧化氮比例，水中溶解氧被生物和微生物繁殖消耗，導(dǎo)致水質(zhì)的惡化。湖泊及水庫中有豐富的氮，可以提高浮游生物繁殖力。天然水體中排放物未經(jīng)處理或處理不完善的廢水導(dǎo)致水體中有機氮無機二氧化氮的大量增加，使天然水產(chǎn)生富營養(yǎng)化，從而導(dǎo)致水體中浮游生物的大量增加。為有效提高總氮測量精度，本研究對紫外分光光度法分析相關(guān)因素，并提出更具體的優(yōu)化方法。

一、紫外分光光度法的測定原理

在60℃以上的水溶液中，過硫酸鉀可以分解產(chǎn)生硫酸氫鉀和原子態(tài)氧，硫酸氫鉀在溶液中產(chǎn)生氫離子，故在氫氧化鈉的堿性介質(zhì)中促使消解完全，分解出的原子態(tài)氧在120～124℃高壓水蒸氣條件下使樣品中含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。在此基礎(chǔ)上，以無氨水做參比，采用紫外分光光度計測定220nm、275nm的吸光度，并計算吸光度值A(chǔ)=A220-2A275，計算總氮。

二、總氮測定實驗儀器與方法

（一）儀器與試劑

紫外分光光度計設(shè)備檢測（島津 UV-2600I）、比色皿（1cm）、比色管（25mL）、立式壓力蒸汽滅菌器。采用硝酸鉀標準使用液10.00mg/L、鹽酸溶液1+9、無氨水、氫氧化鈉、過硫酸鉀液等進行了實驗。

（二）測定方法

（1）選擇25mL比色管，取10mL樣品量用氫氧化鈉溶液或硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至5～9。（2）取堿性過硫酸鉀溶液5mL加入比色管并塞緊口塞，同時用紗布三層包裹瓶口并用繩子扎緊。（3）將比色管置于立式壓力蒸汽滅菌器中，溫度保持在120～124℃，開始計時滅菌30min。自然冷卻至60℃以下，打開立式壓力蒸汽滅菌器，取出樣品，常溫冷卻。冷卻之后將比色管中液體顛倒均勻2～3次，然后加入1mL的1+9鹽酸溶液，用無氨水稀釋到標準25mL線，定容混勻。（4）吸取比色管上清液放入1cm紫外分光光度計比色皿中。測量波長220nm、275nm的吸光度。

（三）標準曲線

選擇10.00mg/L標準使用液硝酸鉀和7支25mL同樣比色管。分別添加7種不同含量0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00和7.00mL于7支比色管內(nèi)，并使用無氨水稀釋至10.00mL。重復(fù)測定方法。

三、測定結(jié)果

總氮公式：C=m/V，C表示樣品中總氮的濃度（mg/L）;m是水樣的氮質(zhì)量（mg）;v是采樣體積（L）。計算校正吸光度：Ar=As-Ab，其中Ar是校正吸光度，吸光度波長A220為220nm，吸光度波長2A275為275nm。Ab是零濃度（空白）溶液的校正吸光度。Ab220是零濃度（空白）溶液于波長220mm處的吸光度。Ab275是零濃度（空白）溶液于波長275nm處的吸光度。As是標準溶液的校正吸光度。As220是標準溶液于波長220mm處的吸光度。As275是標準溶液于波長275nm處的吸光度。Ar是標準溶液校正吸光度與零濃度（空白）溶液校正吸光度的差。

Ab=Ab220-2Ab275 （1）

As=As220-2As275 （2）

Ar=As-Ab （3）

四、影響因素討論

（一）環(huán)境和設(shè)備

空氣中的灰塵可以與簡單的有機化合物、氨水、濃鹽酸等相結(jié)合。而且銨鹽可以部分分解。因此，最好不要在同一實驗室中使用總氮與氨氮，以避免交叉污染。檢驗工具應(yīng)及時清洗、填充、鹽酸浸泡（1+9）控干，以避免有機物等更難清洗的物質(zhì)的影響，盡可能分別使用、清洗和儲存器皿。不要裝入含硝酸溶液的酸缸，否則樣品不穩(wěn)定，影響數(shù)據(jù)的準確性。

（二）實驗用水

國家標準要求在整個周期分析過程中使用的實驗水為無氨水，是為了避免水介質(zhì)NO3一、NO2一影響實際實驗值。但在實驗過程中，同時要保證在空白實驗中，空白吸光度值（A=A220-2A227）小于0.03，現(xiàn)在使用陽極離子交換樹脂生產(chǎn)的去離子水很普遍，但通過實驗使用去離子水以及無氨水的對比，使用無氨水的空白吸光值小于0.030。因此為了提高測定結(jié)果的準確度以及精密度，選擇無氨水更佳。

（三）樣品的制備和儲存

這項實驗的決定性因素是過硫酸鉀，它影響了含氮量。不同的廠家不同純度的過硫酸鉀試劑對總氮測定時空白值存在差異。在堿性過硫酸鉀溶液配制過程中，溫度過高會導(dǎo)致過硫酸鉀分解失效，因此要控制水浴溫度在60℃以下，而且應(yīng)待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，再將其與過硫酸鉀溶液混合、定容。因此，必須嚴格控制實驗設(shè)施的選擇、配制和儲存。

（四）消解樣品

理論上，總氮分析的結(jié)果應(yīng)大于或等于總氮三氮（硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮）之和，但有時異常。過硫酸鉀的消解是其原因之一。消解前，要保證比色管密封完好，放置于立式壓力蒸汽滅菌器內(nèi)。消解后，壓力計后閥門應(yīng)打開至零，高壓鍋內(nèi)溫度應(yīng)降至60℃以下再打開立式壓力蒸汽滅菌器，以防止壓力突然變化，從而使溶液在比色管中起爆沸，甚至比色管也會爆炸。比色管要放置室溫冷卻。立式壓力蒸汽滅菌器要定期檢查橡膠密封圈情況，并且每周進行清洗。在實驗中觀察到，消解時間的長短也會影響結(jié)果，因此消解滅菌時間最好控制在40min以內(nèi)。

五、結(jié)論/小結(jié)

紫外分光光度法測定是檢測水中總氮的常用方法。測定過程中，要控制受到各種因素的影響，防止實驗數(shù)據(jù)中的值不準確，結(jié)果不準確，結(jié)果不可靠。為提高測量精度，操作人員結(jié)合總氮測定原理和操作要求進行精細控制，可從環(huán)境設(shè)備、實驗用水、樣品制備和儲存、樣品消解等方面采取措施優(yōu)化實驗，減小實驗誤差。

參考文獻：

[1]李濤.環(huán)境保護部辦公廳.《全國集中式生活飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測實施方案》（環(huán)辦函1266號）[Z].2019.

[2]吳玉.環(huán)境保護部辦公廳.《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法（試行）》（環(huán)辦[2011]22號）[Z].2019.

[3]萬慧.水質(zhì)總氮測定空白值偏高影響因素分析[J].廣州化工，2019，41（16）：158-159.