關于紫外分光光度法測總氮結(jié)果異常的分析

鄭彬彬，胡義平，潘盛寧

（安康市環(huán)境保護監(jiān)測站，陜西 安康 725000）

湖泊、水庫中含有過量的氮、磷物質(zhì)時，會造成浮游植物繁殖旺盛，出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)，總氮是衡量水質(zhì)的重要指標之一。目前測定總氮的方法有堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法（HJ 636-2012）[1-2]、流動注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法[3]等，前者操作簡單，不用加強酸、強堿等有害物質(zhì)，得到廣泛應用，但在測定過程中受儀器、試劑、實驗環(huán)境等因素的影響，其準確度難以掌握。王毛蘭[4]探討了堿性過硫酸鉀對紫外分光光度法測定總氮的影響，王彩蝶[5]強調(diào)了配制堿性過硫酸鉀應注意的因素，本文從儀器設備、實驗用水到試劑純度方面探討了導致試驗結(jié)果異常的原因，發(fā)現(xiàn)試劑的純度對測定結(jié)果影響很大。

1 實驗原理

在120℃～124℃堿性介質(zhì)條件下，用過硫酸鉀做氧化劑，將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，同時將水樣中大部分有機氮化物氧化為硝酸鹽。而后，用紫外分光光度法分別于波長220 nm和275 nm處測定其吸光度，利用硝酸根離子和溶解的有機物在220 nm處有吸收，而硝酸根離子在275 nm處沒有吸收，因此在275 nm處作為另一次測量，以A=A220-2A275計算硝酸鹽氮的吸光度值，從而計算總氮的含量。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

紫外分光光度計、壓力蒸汽消毒器、25 mL具塞玻璃磨口比色管。

2.2 試劑

高純水：實驗室現(xiàn)制；20%NaOH溶液：稱取20 g氫氧化鈉溶于高純水中，稀釋至100 mL；堿性過硫酸鉀溶液：稱取40 g過硫酸鉀（K2S2O8），15 g氫氧化鈉，溶于高純水中，稀釋至1000 mL。溶液存放在聚乙烯瓶中，可貯存一周；（1+9）鹽酸；硝酸鉀標準溶液：稱取0.7128 g經(jīng)105℃～110℃烘干4 h的優(yōu)級純硝酸鉀（KNO3）于高純水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。此溶液每毫升含100 μɡ硝酸鹽氮；硝酸鉀標準使用液：將貯備液用高純水稀釋10倍而得。此溶液每毫升含10 μɡ硝酸鹽氮。

3 步驟

標準曲線的繪制：分別吸取0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、8.00 mL硝酸鉀標準使用液于25 mL比色管中，用高純水稀釋至10 mL標線。 加入5 mL堿性過硫酸鉀溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩裹緊管塞，以防迸濺出。

將比色管置于壓力鍋消毒器中，加熱0.5 h，放氣使壓力指針回零。然后升溫至120℃～124℃開始計時，使比色管在過熱水蒸氣中加熱0.5 h。自然冷卻，開閥放氣，移去外蓋，取出比色管并冷卻至室溫。

加入（1+9）鹽酸 1 mL，用高純水稀釋至25 mL標線。在紫外分光光度計上，以高純水為參比，用10 mm石英比色皿分別在220 nm及275 nm波長處測定吸光度。用校正的吸光度繪制校準曲線。

4 結(jié)果及討論

按照試驗步驟進行實驗時，始終不能得到合理的線性關系，從而不能進行正常測試。

4.1 異?，F(xiàn)象分析處理

（1）驗證紫外分光光度計是否正常。由于本實驗原理是紫外分光光度計在兩個短波條件下測定硝態(tài)氮吸光度值來測定濃度，因此可直接用硝酸鉀標準使用液配置一個濃度梯度系列，分別測定吸光度值，以硝酸鉀濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標繪制標準曲線，得到標準曲線方程為y=0.0109x+0.0064，相關系數(shù) r=0.9979，從而可排除機器故障原因?qū)е聦嶒灲Y(jié)果異常。

（2）按照標準方法進行實驗 。按標準方法引入堿性過硫酸鉀并高溫高壓消煮30 min后加鹽酸并用蒸餾水定容測定，得到結(jié)果見圖1。

圖1 堿性過硫酸鉀氧化測定總氮曲線系列

結(jié)果出現(xiàn)異常，首先將第一個點換成蒸餾水，得到吸光度為0.075，等同于比色皿背景值。因此可排除是比色皿污染引起的結(jié)果異常，分析導致結(jié)果異常可能是引入的過硫酸鉀引起的。單測堿性過硫酸鉀吸光度值為3.718，由此可分析出有可能是因為過硫酸鉀反應不完全剩余過多引起結(jié)果異常。為此可按以下表1處理。

表1 加入不同試劑量對結(jié)果的影響分析

由于加入過硫酸鉀會使樣品吸光度值變化較大，導致實驗結(jié)果異常，理論上可以考慮少加過硫酸鉀進行實驗，或者換用純度更高的過硫酸鉀進行實驗。采購進口過硫酸鉀之后，用此過硫酸鉀與之前分析純氫氧化鈉重新進行空白測試，得出結(jié)果見表2。

表2 加入進口的過硫酸鉀與分析純氫氧化鈉測定的空白值

從表2可看出與之前結(jié)果已有明顯改善，但仍不能達到要求范圍內(nèi)，空白值仍偏高，有待繼續(xù)改進，采購GR氫氧化鈉后重新測試。重新對照測試空白，得出結(jié)果如表3。

表3 加入進口的過硫酸鉀和優(yōu)級純氫氧化鈉測定的空白值

結(jié)果已能達到要求范圍，可進行正常實驗。按標準曲線繪制步驟繪制曲線，得到標準曲線方程為 Y=0.0102X+0.009，相關系數(shù) r=0.9991，空白校正吸光度為0.018 A，符合方法要求。

5 結(jié)論

化學試劑在水質(zhì)檢測分析中的地位極其重要。從取樣到樣品處理、樣品測定都離不開化學試劑，一旦使用的化學試劑質(zhì)量、純度等達不到實驗分析要求，就會對測定結(jié)果造成很大影響，經(jīng)過多次實驗分析，找出影響實驗結(jié)果異常的原因主要是過硫酸鉀和氫氧化鈉純度不夠，通過采購純度更高的試劑進行分析，最終滿足方法要求。

參考文獻：

[1]HJ 636-2012，水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[S].

[2] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：255-257.

[3]HJ 668-2013，水質(zhì) 總氮的測定 流動注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法[S].

[4] 王毛蘭.堿性過硫酸鉀法測定水質(zhì)總氮的影響因素[J].光譜實驗室，2006，（5）：1046-1049.

[5] 王彩蝶.過硫酸鉀對測定總氮的影響的探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2017，（2）：15-17.