紫外分光光度法测定水质总氮的影响因素分析

'紫外分光光度法测定水质总氮的影响因素分析张正美（南京市江宁区环境监测站）摘要：通过实验数据比对，对实验用水、消解温度与时间、冷却时间等影响总氮测定的因素进行分析。实验结果表明,新鲜一次蒸馏水和新鲜去离子水可代替重蒸馏无氨水；在消解温度122℃，消解时间50min，冷却时间2~3h的条件下，测量结果最佳。关键词：碱性过硫酸钾氧化；总氮；紫外分光光度法；影响因素AnalysisoftheinfluencefactorsofthedeterminationoftotalnitrogeninwaterandwastewaterbyusingUVspectrophotometryAbstract:Inthispaper,somefactorsthathadgreatimpactontheaccuracyandprecisionofthedeterminationoftotalnitrogeninwaterandwastewaterbyusingthealkalinepotassiumpersiflagedigestion–UVspectrophotometricmethod(GB11894-1989).Thesefactorsincludedtheexperimentalwater,digestiontemperatureandtime,andcoolingtime.Theresultshadshownthatfreshdistilledwaterandfreshdeionizedwatercouldsubstituteforredistillednon-ammoniawater.Theoptimalresultswereobtainedundertheconditionsof122℃digestiontemperature,50mindigestiontimeand2~3hcoolingtime.Keywords:alkalinepotassiumsupersulphateoxidation;totalnitrogen;UVspectrophotometricmethod;influencefactors水体中总氮是无机氮和有机氮之和，一般情况下，天然水体中的总氮含量不高。但随着经济的迅猛发展，水体富营养化日益加重，总氮成为判断地表水、饮用水水源污染程度的重要指标之一。目前水体中总氮的测定多采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB11894-1989），但此方法干扰因素较多，空白值经常较高，同一样品总氮测定值波动较大。针对此种情况，通过实验及数据比对，对实验用水、消解温度与时间、冷却时间等影响总氮测定的因素进行分析。1方法原理在60℃以上的水溶液中，过硫酸钾分解产生氢离子和原子态氧，加入氢氧化钠中和氢离子，使过硫酸钾分解完全。分解出的原子态氧在120~124℃的碱性介质条件下，不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时可将水样中大部分有机氮化合物氧化转为硝酸盐。用紫外分光光度法分别于220nm和275nm处测定其吸光度，按校正吸光度值A（A=A220-2A275）查标准曲线计算总氮（以NO3-N计）的含量。2材料与方法2.1　仪器及试剂751紫外可见分光光度计；压力蒸汽消毒器（压力0.107~0.127MPa，相应温度120~124℃）。-4- 碱性过硫酸钾溶液；（1+9）盐酸；KNO3标准贮备液(每毫升含100μg硝酸盐氮)；KNO3标准使用液(每毫升含10μg硝酸盐氮)；GSBZ50026-94总氮标准样品（编号：203218，保证值1.22±0.09mg/L）（以下简称标准样品）。2.2实验方法实验全过程严格按照《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(GB11894-1989)的规定进行操作，通过改变实验用水、消解温度与时间、冷却时间等实验条件，利用空白值、检出限、标准曲线相关系数、标准偏差、回收率等指标判断这些实验条件对总氮测定的影响程度。3实验条件与结果3.1实验用水分别用无氨水、新鲜一次蒸馏水、新鲜去离子水、去离子水（3d）配制碱性过硫酸钾溶液，并进行空白值测定，所得结果如表1所示。表1不同实验用水的空白吸光度值及检出限　吸光度值（A=A220-2A275）检出限（mg/L）重复1重复2重复3重复4重复5重复6均值无氨水0.0210.0200.0190.0210.0190.0200.0200.02新鲜一次蒸馏水0.0250.0240.0260.0230.0220.0250.0240.03新鲜去离子水0.0220.0240.0220.0210.0230.0220.0220.02去离子水（3d）0.0270.0330.0290.0330.0300.0340.0310.063.2消解温度与时间3.2.1消解温度采用总氮标准样品为样品进行测定，在不同温度下（120℃、121℃、122℃、123℃、124℃）对每个样品进行10次测定（消解时间30min、冷却时间2h），其他操作严格按照标准方法进行，实验结果见表2。表2不同加热温度下标准样品的测定值样品编号12345加热时间（h）0.50.50.50.50.5加热温度（℃）120121122123124取标样量（mL）10.010.010.010.010.0测定均值（mg/L）1.141.171.201.251.303.2.2消解时间总氮测定的标准方法规定加热消解时间为30min。本实验中，分别采用30min、45min、50min的消解时间建立标准曲线并进行标准样品测定（消解温度122℃、冷却时间2h、测定10次），其他操作严格按照标准方法进行，实验结果见表3。表3不同消解时间标准曲线相关系数及标准样品的测定值-4- 消解时间标准曲线相关系数标样测定值（mg/L）标准偏差（mg/L）加标回收率（%）30min0.99901.31±0.0180.0235107.845min0.99921.28±0.0140.0187104.950min0.99971.21±0.0090.0116101.160min0.99861.20±0.0100.012797.93.2冷却时间标准方法未对待测液消解完毕之后的冷却时间进行规定，一般采取自然冷却的方式使待测液冷却至室温，然后进行测定。本实验消解后的待测液自然冷却放置时间采用1h、2h、3h、4h（消解温度122℃、消解时间50min、测定10次），其他操作严格按照标准方法进行，实验结果见表4。表4不同消解时间标准曲线相关系数及标准样品的测定值冷却时间标准曲线相关系数标样测定值（mg/L）标准偏差（mg/L）相对误差（%）1h0.99821.34±0.0240.03129.842h0.99981.24±0.0080.01081.643h0.99951.23±0.0090.01220.824h0.99711.08±0.0180.023511.484讨论与分析4.1国家标准测定方法要求整个总氮分析过程所用实验用水均为无氨水，其目的是避免水中可能存在的NO3-、NO2-等离子影响实验真值。王栋春、蒋凤华对该方法的空白用水（无氨水、新鲜一次蒸馏水、去离子水）进行了对比实验，结果表明，新鲜制备的一次蒸馏水完全能够满足该实验方法的要求，其检出限小于方法给定的0.05mg/L[1]。本实验结果表明新鲜一次蒸馏水、新鲜去离子水的空白吸光度值（A=A220-2A275）可控制在0.030以内，检出限小于方法给定的0.05mg/L，即可用于总氮测定，而不必酸化重蒸馏制备无氨水。而存放超过3天的去离子水空白吸光度大于0.030，不可采用。建议使用电导率值小于0.05μS/cm的去离子水替代无氨水。4.2样品消解过程的影响因素较多，消解温度、消解时间都可能影响消解效果，进而影响样品的测定结果[2-5]。国家标准分析方法中只对消解时间做出具体规定（30分钟），而消解温度只给出了温度范围（120℃～124℃）。很多研究表明，消解温度低于120℃，氧化反应不完全，水样吸光度偏低，使测定结果偏低[4,6-8]；高于124℃碱性过硫酸钾的分解速度加快，水样吸光度升高，使测定结果偏高[3-5,7]。本实验结果表明，在标准规定的温度范围内，标准样品的测定值均满足要求，但消解温度为122℃时，测定值更接近保证值。采用紫外分光光度法进行总氮测定的标准方法要求，加热消解时间为0.5h。但是，很多学者研究发现，0.5h不能满足过硫酸钾完全氧化消解的要求，因此应适当延长消解时间到40min[3,11,12]或45min[2],甚至是延长到50min[13]。本实验结果表明50min的消解时间最为适合。-4- 4.3在此项实验中，冷却时间对测定结果的准确性有着重要影响。多数学者主张自然冷却2～3h[2,3]，—般在冬季需放置2h，夏季需放置3h[9,10]。许多研究表明，冷却时间过长使水样测定结果偏低，过短则使测定结果偏高[9,10,13]。由表4可以得出，冷却放置时间2～3h，测定结果准确性与精密性最好。5结论在用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水中的总氮的过程中，用新鲜一次蒸馏水和新鲜去离子水代替重蒸馏无氨水为实验用水是可行的,它既可避免蒸馏过程中带来的污染，又不影响方法的检出限和灵敏度，同时减少了实验程序；在消解温度122℃，消解时间50min，冷却时间2~3h的条件下，测量结果最佳。参考文献：[1]王栋春,蒋凤华.过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测水中总氮空白用水的选择[J].黑龙江环境通报,2003,27(1):80-81.[2]谭怡,刘信安,魏彪.紫外分光光度法用于三峡库区水体总氮的测定[J].庆大学学报(自然科学版),2006,29(6):33-37.[3]陈英,漏华强,张群.提高紫外分光光度法测定水中总氮方法精确度的研究[J].绍兴文理学院学报,2003,23(8):16-18.[4]杨绒,赵满兴,周建斌.过硫酸钾氧化法测定溶液中全氮含量的影响条件研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2005,33(12):107-111.[5]辛梅.用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法测定地表水中总氮的几个问题[J].重庆环境科学,1998.6(20):51-52.[6]丁志斌,余占环,程婷婷等.紫外分光光度法测定水中总氮的实验条件研究[J].净水技术，2008（1）：65-68.[7]程艳坤,闫志谦,伊丽丽等.水环境中氮、磷含量的测定及方法研究进展[J].河北化工，2008（1）：83-84.[8]冯博,卢丹.水质分析中总氮测定的常见问题及解决方法[J].水资源研究,2009,30(1):39-40.[9]孙健,雷艳秋,甄宏.过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水中总氮的最佳条件[J].北方环境,2002.2:73-74.[10]祁娟娟,梁晓.过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水中总氮方法的探讨[J].内蒙古环境保护,2000.12(3):30-32.[11]朱智,刘新民.过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定总氮方法的改进[J].环境科学与管理,2006.31(7):135-137.[12]俞玉忠,倪明敏,刘中敏.消化时间对总氮测定结果的影响[J].海峡药学,2004,16(3):79-80.[13]吴志旭,陈林茜.水中总氮测定有关问题的探讨[J].化学分析计量,2006,15(1):57-58.-4-'