水質(zhì)分析總氮測(cè)定中空白值偏高的影響因素

趙 勇

（漳州發(fā)展水務(wù)集團(tuán)有限公司，福建 漳州 363000）

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，一旦湖泊或者是水庫當(dāng)中含有超標(biāo)的氮類物質(zhì)的時(shí)候，就很容易會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)浮游植物繁殖旺盛，使水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)，所以對(duì)水質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，研究水體總氮含量對(duì)于水質(zhì)來說是非常的重要的。相關(guān)文件明確總氮其實(shí)指的就是測(cè)定樣品當(dāng)中的溶解態(tài)氮以及懸浮物當(dāng)中的氮的總和，包括亞硝酸氮以及無機(jī)鹽和硝酸鹽氮等大部分含有氮化合物的氮。因此在進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，一定要確保空白試驗(yàn)的校正吸光度要小于0.030，這是非常重要的。在進(jìn)行空白試驗(yàn)時(shí)，如果校正吸光度值比0.030大，就代表整個(gè)試驗(yàn)過程當(dāng)中存在著污染的情況，也就意味著試驗(yàn)出現(xiàn)了失敗。在文章當(dāng)中也會(huì)針對(duì)于廣大實(shí)驗(yàn)者在該實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所遇到的空白試驗(yàn)吸光度是否滿足于0.030這個(gè)要求值進(jìn)行特別研究。

1 實(shí)驗(yàn)原理

在120~124℃的酸性介質(zhì)條件下，以過硫酸鉀作為試驗(yàn)的氧化劑，把樣品當(dāng)中的氨氮以及亞硝酸鹽和部分有機(jī)氮化合物氧化成為硝酸鹽，使用紫外分光光度法分別在波長為220 nm以及275 nm位置來進(jìn)行測(cè)定，吸光度按照A=A220~2A275來計(jì)算吸光光度值，從而計(jì)算出樣品水質(zhì)當(dāng)中包含的總氮濃度。

在研究之后發(fā)現(xiàn)，如果其他條件均符合相應(yīng)情況，過硫酸鉀的純度對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)來說變得更加重要。在采購經(jīng)費(fèi)不足的情況下，國內(nèi)的過硫酸鉀試劑經(jīng)過提純也能夠完全達(dá)到試驗(yàn)需求，經(jīng)過提純的過硫酸鉀，可以避免在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，因?yàn)槌霈F(xiàn)了空白實(shí)驗(yàn)不足，而導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)走向失敗的結(jié)局，重復(fù)試驗(yàn)會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。不過就目前來看，僅有的報(bào)道也僅僅是揭示出了空白試驗(yàn)的校正吸光度可能是重要的影響因素，對(duì)其因素卻沒有強(qiáng)調(diào)以及說明。在文章當(dāng)中主要會(huì)針對(duì)于影響因素進(jìn)行分別試驗(yàn)，從而得出最能夠影響空白實(shí)驗(yàn)的校正吸光度的影響因子，希望能夠更好地提升檢測(cè)人員對(duì)于整個(gè)檢測(cè)的效率，并且也可以節(jié)省時(shí)間，提升結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2 儀器以及試劑

2.1 儀器設(shè)備

主要儀器包括TU-1810雙光束紫外可見分光光度計(jì)；10 mm石英比色皿；立式壓力蒸汽滅菌器；25 mL具塞比色管。

2.2 試劑

主要試劑包括水；堿性過硫酸鉀溶液，1+9鹽酸溶液。

3 影響因素分析

3.1 實(shí)驗(yàn)用水對(duì)于空白值所產(chǎn)生的影響

在針對(duì)于總氮進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，對(duì)于使用的樣品水的要求會(huì)比較高，所以說只要水質(zhì)無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的具體要求，那么就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的空白值偏高。在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中是有所規(guī)定的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，所使用的樣品水不需要完全是無氨水，也可以使用制備好去離子水。在平時(shí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，因?yàn)闊o氨水在蒸餾時(shí)非常復(fù)雜，而且無法完成大批量共同測(cè)定，沒有辦法及時(shí)滿足檢測(cè)需求，因此在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一般來說會(huì)使用去離子水來代替無氨水，并且各級(jí)水質(zhì)最好能夠在使用之前就提前制備好。等到水質(zhì)電導(dǎo)值能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)的具體需求之后，才能夠完成制備以及使用。在該實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中所使用的就是普通的去離子水以及超純水，在確保所有的條件都均等的情況下，使用符合要求的過硫酸鉀以及氫氧化鈉試劑來進(jìn)行該空白測(cè)定。

在經(jīng)過了測(cè)定之后，發(fā)現(xiàn)在所有條件均相同的試驗(yàn)情況下，使用超純水來分析所測(cè)定的空白值能夠更好地滿足于實(shí)驗(yàn)的具體需求，去離子水所測(cè)定的結(jié)果也是在允許范圍之內(nèi)的，但是相較于超純水來說可能略差一些。因此使用超純水能夠使實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果得到非常好的保障，不會(huì)出現(xiàn)空白實(shí)驗(yàn)值偏高的情況，因此在有條件的情況下應(yīng)該使用超純水來完成實(shí)驗(yàn)，所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)比較理想。

3.2 過硫酸鉀純度對(duì)于空白值產(chǎn)生的影響

在進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)遇到檢測(cè)人員自以為在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中一系列操作都是按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行的，但是有的時(shí)候仍然會(huì)出現(xiàn)空白值吸光度異常偏高的情況，而且工作人員在研究的過程當(dāng)中，卻找不到數(shù)據(jù)偏高的原因所在。尤其是對(duì)于那些并沒有過多經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室的工作人員來說，總是容易在總氮的測(cè)定上面走一些彎路。在文章當(dāng)中，選取的是三種廠家所生產(chǎn)的過硫酸鉀試劑，然后針對(duì)于這三種廠家的試劑進(jìn)行了空白值測(cè)定。

最后針對(duì)于這三家所生產(chǎn)出來的試劑進(jìn)行了空白指示驗(yàn)之后可以發(fā)現(xiàn)其中有兩家國產(chǎn)的過硫酸鉀測(cè)得的空白值都出現(xiàn)了異常的情況，并且曲線相關(guān)性等根本無法滿足于實(shí)驗(yàn)的具體需求，跟分析純以及優(yōu)級(jí)純沒有建立任何的聯(lián)系。經(jīng)過仔細(xì)的核對(duì)之后，發(fā)現(xiàn)其純含氮量為0.005%，優(yōu)級(jí)純?yōu)?.002%，都不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橄嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)是要求含氮量應(yīng)該小于0.0005%，只有這樣才可以真正地達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的具體需求。所以說利用這種試劑，即便是優(yōu)級(jí)純也沒有辦法真正滿足于實(shí)驗(yàn)要求，相關(guān)的工作人員一定要針對(duì)于這種細(xì)節(jié)進(jìn)行考慮，避免因?yàn)榧?xì)節(jié)上面的失誤而導(dǎo)致最終實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)失敗。經(jīng)研究之后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口過硫酸鉀試劑可以更好地滿足于實(shí)驗(yàn)室針對(duì)于空白值的檢測(cè)要求。

通過查閱資料，筆者發(fā)現(xiàn)有很多研究者都會(huì)選擇利用實(shí)驗(yàn)來針對(duì)于影響空白值的因素進(jìn)行判定，最后發(fā)現(xiàn)過硫酸鉀是一個(gè)非常重要的因素，而且會(huì)直接影響到最終實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。依據(jù)資料研究可以發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上面賣的這些過硫酸鉀的質(zhì)量其實(shí)有著一定的差異性，也有一些其他的學(xué)者針對(duì)于這方面進(jìn)行了探討。有實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)指出國藥集團(tuán)化學(xué)試劑的空白吸光度值能夠有效達(dá)到相應(yīng)的要求，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑也能夠在滿足于標(biāo)準(zhǔn)的前提之下相較于進(jìn)口的試劑更加低廉，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候可以優(yōu)先選擇這種試劑。除此之外，也有一些其他的文獻(xiàn)指出針對(duì)于過硫酸鉀進(jìn)行提純，同時(shí)也能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，并且可以保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 堿性過硫酸鉀配置方法對(duì)于空白值產(chǎn)生的影響

在常溫下，過硫酸鉀的溶解度還是比較低的，而且整體的溶解速度非常慢，在配置的過程當(dāng)中，可以將其放置在50 ℃的水液當(dāng)中，然后對(duì)其進(jìn)行加熱溶解，但是需要注意的一點(diǎn)是溫度一定要控制在50 ℃以內(nèi)，因?yàn)檫^硫酸鉀如果受熱過度的話，很容易就會(huì)出現(xiàn)氧化分解的反應(yīng)，導(dǎo)致其氧化能力慢慢降低。同時(shí)氫氧化鈉和過硫酸鉀也應(yīng)該避免同時(shí)溶解，因?yàn)闅溲趸c在溶解的時(shí)候會(huì)放出熱量，這也會(huì)導(dǎo)致溶液局部出現(xiàn)溫度過高，使過硫酸鉀出現(xiàn)分解失效的情況，所以說這兩種是不能夠放在一起進(jìn)行溶解的，應(yīng)該把氫氧化鈉和過硫酸鉀分別進(jìn)行溶解，在冷卻之后進(jìn)行混合定容，避免出現(xiàn)操作失誤而導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中出現(xiàn)一些不必要的損失。

3.4 堿性過硫酸鉀存放的時(shí)間對(duì)于空白值所造成的影響

在進(jìn)行總氮測(cè)定的過程當(dāng)中，堿性過硫酸鉀屬于氧化劑，在對(duì)其進(jìn)行利用時(shí)，有時(shí)會(huì)因?yàn)檫^硫酸鉀的存放時(shí)間過長，對(duì)于最終的測(cè)定結(jié)果造成一定的影響，實(shí)驗(yàn)室為了能夠確定堿性過硫酸鉀的存放時(shí)間對(duì)于空白值所造成的影響，所以選擇以進(jìn)口過硫酸鉀作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)象，對(duì)于配置以及存放的堿性過硫酸鉀溶液進(jìn)行空白測(cè)定。在一周內(nèi)，其性能以及穩(wěn)定性還是比較好的，在十天之后堿性過硫酸鉀的穩(wěn)定性開始出現(xiàn)波動(dòng)，所以說無法得到很好的保證。

3.5 消解溫度以及時(shí)間對(duì)于空白值所造成的影響

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，消解時(shí)間在30 min的時(shí)候，堿性過硫酸鉀無法達(dá)到完全溶解的狀態(tài)，這也導(dǎo)致空白吸光度值出現(xiàn)了偏高的情況，是無法真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)具體要求的。所以建議過硫酸鉀的消解時(shí)間提升為35~40 min左右。孫啟彬就此進(jìn)行過研究，在通過實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)一般來說加熱到45 min以上的時(shí)候，過硫酸鉀才可以真正地完全溶解，吸光度值才能夠降低到正常的水平。

曾經(jīng)也有工作人員表示過，針對(duì)于消解壓力以及溫度，包括消解的時(shí)間進(jìn)行了相關(guān)的探討，發(fā)現(xiàn)這些數(shù)值對(duì)于空白吸光度都會(huì)造成一定的影響，而且伴隨著加熱的時(shí)間不斷延長，過硫酸鉀在220 nm位置的時(shí)候，突然開始降低。消解的時(shí)間是30 min的時(shí)候，空白值為0.027，一旦時(shí)間過了30 min試驗(yàn)值就會(huì)趨于穩(wěn)定，最后確定消解時(shí)間是30 min，這個(gè)時(shí)候的空白實(shí)驗(yàn)值比較小，而且更加穩(wěn)定。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行消解，進(jìn)行加熱一直到120 ℃的時(shí)候開始計(jì)時(shí)，使溫度能夠控制在120~124 ℃之間，完成30 min消解之后不要立刻把樣品拿出來，需要放置一段時(shí)間，等到壓力鍋冷卻。所以說如果為了方便的話，這個(gè)環(huán)節(jié)也可以放在中午來進(jìn)行，等到完全冷卻之后再把比色管取出來，并且按照實(shí)驗(yàn)的步驟完成測(cè)定，這時(shí)的空白吸光度就可以達(dá)到一個(gè)非常好的效果。

3.6 設(shè)備以及器皿清潔的情況所造成的影響

針對(duì)于水質(zhì)當(dāng)中的總氮進(jìn)行測(cè)定時(shí)，所有使用的玻璃器皿都需要提前使用鹽酸溶液對(duì)其進(jìn)行浸泡，然后用水沖洗干凈，利用符合要求的實(shí)驗(yàn)用水或者是去離子水等進(jìn)行再次沖洗，沖洗完畢之后，一定要做到立刻使用。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候使用的高壓蒸汽鍋也必須要定期清洗，避免出現(xiàn)二次污染的情況，一旦空白吸光度沒有辦真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的時(shí)候，就應(yīng)該分析各個(gè)環(huán)節(jié)的玻璃器皿是否出現(xiàn)了問題，是否對(duì)整個(gè)分析過程造成了一定的影響，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室所有使用的器皿以及試劑都一定要單獨(dú)存放，避免出現(xiàn)交叉污染。

3.7 環(huán)境設(shè)施以及交叉實(shí)驗(yàn)干擾所產(chǎn)生的影響

由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境非常特殊，因此空氣當(dāng)中也會(huì)包含著一些化學(xué)元素，而工作環(huán)境對(duì)于分析空白值的影響也會(huì)體現(xiàn)在這些污染氣體跟沉降微粒當(dāng)中，一般來說實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中每立方米的空氣當(dāng)中其實(shí)就含有著數(shù)百微克的微粒，而這些微粒也包含著多種元素，所以說也容易引起各種元素的污染。當(dāng)進(jìn)行總氮測(cè)定的時(shí)候，應(yīng)該選擇無氨環(huán)境，因?yàn)榘鳖愇镔|(zhì)很容易揮發(fā)到空氣當(dāng)中，這樣就會(huì)直接影響到最終的測(cè)量結(jié)果，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的空白值出現(xiàn)偏高的情況。不僅如此，實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中也不應(yīng)該出現(xiàn)揚(yáng)塵或者是石油類的一些含氮化合物。

4 討論與對(duì)策

在總氮測(cè)定過程當(dāng)中，影響到空白吸光度值，使其偏高的主要因素包括實(shí)驗(yàn)用水以及過流酸鉀的純度和配置方法，以及存放時(shí)間等一系列的因素。所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，一定要針對(duì)上述因素進(jìn)行防范。①在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中一定要重視實(shí)驗(yàn)用水，采用符合空白要求的去離子水或者是超純水來進(jìn)行試驗(yàn)。②過硫酸鉀無論是分析純還是優(yōu)級(jí)純?cè)噭?，在使用之前都一定要明確好含氮量是否是符合相應(yīng)要求，并且需要完成空白測(cè)定，必要的時(shí)候也可以進(jìn)行提純，以期能夠達(dá)到目標(biāo)要求。同時(shí)如果實(shí)驗(yàn)室有條件的話，也可以使用進(jìn)口過硫酸鉀，因?yàn)檫@樣能夠更好地滿足于純度要求。③堿性過硫酸鉀在配置時(shí)應(yīng)該注意控制好溫度，以免出現(xiàn)分解失效的情況。

5 結(jié)束語

綜上所述，總氮是衡量地表水的一個(gè)非常重要的指標(biāo)之一，同時(shí)也是在化學(xué)分析當(dāng)中非常常見的一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。文章中，主要結(jié)合了實(shí)際的工作情況，從實(shí)驗(yàn)用水以及試劑的純度，包括配置方法等多個(gè)角度出發(fā)，來針對(duì)于對(duì)總氮空白值偏高的影響因素進(jìn)行了相關(guān)的分析，并且也總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)對(duì)策，希望能夠有效地控制好空白值，以期來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作，為相關(guān)的檢測(cè)提供一定的幫助和借鑒。