水质中总氮测定的影响因素分析

第37卷第3期2012年9月广州化学GuangzhouChemistryVol.37No.3Sept.2012文章编号：1009-220X(2012)03-0014-05水质中总氮测定的影响因素分析方熠（福建船政交通职业学院安全技术与环境工程系，福建福州350007）摘要：采用碱性过硫酸钾消解―紫外分光光度法对水质中总氮含量进行测定，分析影响总氮测定结果的各种因素。实验结果显示，测定水中总氮过程中，实验所用纯净水、过硫酸钾纯度及碱性溶液存放时间对空白吸光度有明显影响，消解时间和冷却放置时间也会影响测定的空白吸光度和相对误差。在实验确定的最佳条件下对样品进行测定，结果准确可靠。关键词：总氮；碱性过硫酸钾消解；紫外分光光度法；影响因素中图分类号：O661.1文献标识码：A在自然环境和人类活动中，由于各种因素的影响使得天然水体中氮、磷等物质含量大大增加，致使各种生物大量繁殖，水中溶解氧极度消耗，水质逐渐恶化，进而出现富营养化状态[1]。这样水中容易产生大量有毒污染物，进入人体后累积到一定数量能使体液和组织发生生化和生理功能的变化，引起暂时或持久的病理状态，甚至危及生命。而在水质恶化的评价指标中，总氮是控制水质质量的重要指标之一[2]。目前，在我国水质监测中，总氮的测定普遍采用碱性过硫酸钾消解―紫外分光光度法，原理是通过过硫酸钾氧化，使无机氮和有机氮化合物转化为硝酸盐后，用紫外分光光度法分别于波长220nm与275nm处测定其吸光度A220nm和A275nm，计算出校正吸光度，扣除空白值后用标准曲线计算总氮的含量[3-4]。其优点是操作简单，所需试剂少，仪器设备较普及。但该方法对空白值要求非常严格，且实验不易做好，实验结果常偏离[5]。本文采用国家标准方法——过硫酸钾消解―紫外分光光度法测定水中总氮，在反复的实验中，分析影响总氮测定结果的各种因素。1实验1.1试剂过硫酸钾（GR），氢氧化钠（AR），盐酸（AR），硝酸钾（AR），均购买于国药集团化学试剂有限公司。0.100mg/mL硝酸钾标准贮备液：称取0.7218g硝酸钾（105～110℃下烘干3h）溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线。0.010mg/mL硝酸钾标准使用液：将贮备液用水稀释10倍而制得，使用时现场配制。收稿日期：2012-07-11作者简介：方熠（1980~），女，工程师，硕士；主要从事环境保护与监测工作。第3期方熠：水质中总氮测定的影响因素分析15新鲜蒸馏水、无氨水：自制。碱性过硫酸钾溶液：称取4g过硫酸钾，再称取1.5g氢氧化钠，溶于水中，稀释至100mL，溶液存放在聚乙烯瓶内。盐酸溶液：体积比1∶9稀盐酸溶液。1.2仪器TU-1810双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；压力锅（郑州长城科工贸有限公司），25mL具塞玻璃磨口比色管，吸量管。1.3水样的测定标准曲线的绘制：1）向6支25mL比色管中依次加0.010mg/mL硝酸钾标准溶液0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、1.00mL，加无氨水稀释至10.00mL。2）加入5mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞并用布及绳等方法扎紧瓶塞，以防弹出。3）将比色管置于压力锅中加热，当温度达120～124℃开始计时，保持此温度30～75min。4）冷却、开阀放气，移去外盖，取出比色管并且冷至室温，冷却放置时间为0.5～2.0h。5）加盐酸溶液（体积比1∶9）1mL，用无氨水稀释至25mL标线，混匀。6）移取部分溶液至1cm石英比色皿中，在紫外分光光度计上，用无氨水加盐酸溶液（体积比1∶9）作参比，测定水样在220nm及275nm波长处的吸光度。取适量水样，按标准曲线绘制步骤（2）～（6）操作，按校正的吸光度值在标准曲线上查出相应总氮质量，再计算总氮含量。2结果与讨论2.1无氨水的影响通过反复实验，结果表明：无氨水应该在对总氮测定没有影响的实验室制备。按GB/T11894-1989要求的方法制备的无氨水应弃去前500mL和后500mL蒸馏水，取用中间的蒸馏水，才能达到本方法实验所用水的要求，否则会使空白值偏大（空白吸光度大于0.040）。2.2过硫酸钾试剂纯度的影响采用符合实验要求的化学试剂是保障分析测定结果可信度和准确度的基本要求，反复实验结果显示，不同的厂家生产的过硫酸钾，得到的空白吸光度值和测定结果是不一样，如表1所示。本实验最初使用普通厂家生产的过硫酸钾来绘制标准曲线，其标准曲线相关系数很难达到0.999以上。当选择国药集团化学试剂有限公司的优级纯（GR）过硫酸钾，结果令人满意。这是由于不同厂家的试剂纯度参差不齐，因而得到的空白吸光度值有差别。本方法中关键要控制空白吸光度值不超过0.040，否则会对测定结果有明显影响。表1不同厂家生产的过硫酸钾对总氮测定的影响厂家空白吸光度（A）标准曲线相关系数天津厂家0.0430.9967广州厂家0.0410.9979国药集团化学试剂（GR）0.0320.999516广州化学第37卷2.3碱性过硫酸钾溶液存放时间的影响碱性过硫酸钾是本试验中的氧化剂，要注意存放的方法，应避免与还原性物质如硫、磷等混合存放。另外，过硫酸钾易吸潮，放出氧气，为防止失效，要将其放在干燥的试剂橱中。苗卫卫等[6]的研究表明，碱性过硫酸钾溶液15℃左右超过6天即不可使用。我们在室温下分别使用放置1、2、3、5、7天的5%碱性过硫酸钾消解03208标准样品后进行测定，测定结果如表2所示。实验结果显示测定过程中，碱性过硫酸钾最好现用现配，建议不要放置过长时间，最好不超过3天，否则空白吸光度和相对误差都随存放时间延长而增大。特别注意的是03208总氮标样真值为：（1.16±0.15）mg/L，放置1、2、3天的碱性过硫酸钾消解后的测定结果分别为1.18、1.13和1.06mg/L，均在允许的范围内，但是用放置5天、7天的碱性过硫酸钾溶液消解后的测定相对误差分别达到15%和20%，超出允许范围。这是因为过硫酸钾常温下会缓慢分解，溶液中存在大量的氢氧根离子时，由于分解产生的氢离子被迅速中和，促使反应正向进行，分解速度随之加快。表2碱性过硫酸钾溶液存放时间对空白吸光度及测定结果的影响存放天数/d空白吸光度（A）标准液测定值/(mg·L-1)相对误差/%10.0311.181.720.0331.131.730.0351.068.650.0420.981570.1500.92202.4消解时间的影响实验过程中发现按照标准方法升温后，加热时间30min空白值比较高，相应标准样品的测量值误差也较大，这种现象的产生主要是由于总氮分析中所使用的过硫酸钾本身在波长为220nm处有强烈的吸收，这种吸收在消解过程中随着过硫酸钾的不断分解而减弱[7]。随着加热时间的延长，过硫酸钾分解更为彻底，相应在波长为220nm处的吸收降低。表3中显示消解时间至少为45min以上，过硫酸钾的对空白吸光值的影响才会稳定，并且相对误差明显下降，测定值落在所要求的误差范围内，而标准方法规定的30min加热时间不足以使碱性过硫酸钾完全分解，因而影响测定的准确度。因此，建议控制消解时间至少在45min以上，以降低实验空白值，同时提高测定的准确度。表3不同消解时间对空白吸光度及测定结果的影响消解时间/min空白吸光度（A）标准液测定值/(mg·L-1)相对误差/%300.0731.0013450.0291.086.8600.0231.141.7750.0211.181.7第3期方熠：水质中总氮测定的影响因素分析172.5冷却放置时间的影响从压力蒸汽灭菌器中取出后，放置冷却时间的长短很重要。实验分别考察了冷却0.5、1.0、2.0、3.0h后加盐酸测定对实验结果的影响，结果如表4所示。结果表明，随着冷却时间增加，空白吸光度值减小，测定结果更为准确。冷却2h以上时对空白值及测定结果的影响均不大，故建议冷却时间为2h。表4不同冷却时间对空白吸光度及测定结果的影响冷却时间/h空白吸光度（A）标准液测定值/(mg·L-1)相对误差/%0.50.0950.98151.00.0711.059.42.00.0301.150.863.00.0271.181.73结论过硫酸钾消解―紫外分光光度法测定水中总氮，其优点是操作简单，所需试剂少，仪器设备较为普及。但影响总氮测定值的因素有很多，主要有：试剂纯度、碱性过硫酸钾溶液存放时间、消解时间和冷却放置时间等。实验所用纯净水、过硫酸钾纯度对空白吸光度有明显影响，碱性过硫酸钾溶液的配制及存放时间是该测定方法的关键步骤，实验结果显示，碱性过硫酸钾溶液最好现用现配。同时，消解时间和冷却放置时间也会影响测定的空白吸光度和相对误差，消解过程中严格控制消解时间和冷却放置时间是获得准确测定结果的重要保障，建议消解时间大于或等于45min，冷却放置时间为2h。参考文献：[1]雷立改,马晓珍,魏福祥,等.水中总氮、总磷测定方法的研究进展[J].河北工业科技,2011,28(1):72-76.[2]龙成梅,张瑜.水中总氮测定消解方法的改进[J].环保科技,2011,17(1):41-43.[3]薛慧婷.紫外分光光度计在测定水中总氮含量的应用[J].水利科技与经济,2010,16(8):850-851.[4]曹轶男.过硫酸钾消解―紫外分光光度法测定水中总氮的几点注意事项[J].山东化工,2011,40(5):40-41.[5]郭立军,李世荣,文新宇.水质分析中总氮测定的不确定度评定[J].湖南工业大学学报,2010,24(3):86-88.[6]苗卫卫,江敏,吴昊,等.降低总氮测定中空白吸光度值的研究[J].上海水产大学学报,2007,16(2):169-173.[7]甘春芳,谭超娟,马建强.碱性过硫酸钾氧化―紫外分光光度法测定淀粉磷酸酯中氮含量[J].当代化工,2011,40(1):106-109.（下转第23页）第3期白海强等：环境样品酞酸酯测定中降低空白值方法的探讨23StudyonDecreasingtheBlankValueinDeterminingPhthalateEstersforEnvironmentalSamplesBAIHai-qiang,LUBao-yu,GUOChen,LIAOPing-de*,DENGChao-bing（GuangxiEnvironmentalMonitoringCenterStation,Nanning530028,China）Abstract:Forallaspectsoftheanalysisofphthalateestersinenvironmentalsamplesaresusceptibletotheinterferenceofpollution,suchasglassware,solventblank,blankofanhydroussodiumsulfate,theinstrumentblank,theentireblanketc,todoacarefulcheckoftheblankvalue.Theresultsshowedthat:glasswarecleanedbychromicacidlotion,solventselectedHPLCgradeorredistilledanalyticalgrade,anhydroussodiumsulfateusingafterhightemperaturedrying,concentratedselectionthewaterbaththenaturalevaporationorblowingbyhigh-puritynitrogen,andothermeasurescangreatlyreducetheinterferenceofthebackgroundblankvalue.Andproposedcontrolmeasurestoreducetheinterferenceoftheblankvalueinordertoreducetheriskofcontaminationinthed