微波消解分光光度法测定水中总氮

李平 陈华盛

（台州市污染防治工程技术中心 浙江台州 318000）

1 绪论

近些年来，水体富营养化现象屡见不鲜，严重影响了人类的正常生活，而湖泊、水库等水体内极易富营养化，这也是世界各国十分重视的环境问题。我们所经常涉及的测定水中总氮的一般分析方法通常较为复杂，工作内容等繁琐，并且利用较长的时间，不能分满足大量水样的有效连续监测，并不能做到连续分析及在线监测。总氮是水中各形态的氮的集合，可以作为反映水体是否遭受污染，是否形成水体富营养化的因素指标之一。在水体内由于氮含量的增加，可以带来水质的恶化，尤其是在湖泊水库等水体中，氮的增加含量，可以导致浮游的动植物等大量的繁殖，致使水体内的溶解氧量降低，进一步的带来水体内的营养负荷，加速了湖泊、水库水体的富营养化和水体质量恶化。

一般情况下，水中总氮测定采用国标的方法，利用碱性过硫酸钾高温高压消解法对水样预处理。这种方法存在一定的问题，比如对温度以及压力的掌握要求严格，操作的方式也比较繁琐，消解的时间比较长。另外也采用过硫酸钾氧化使有机氮和无机氮化合物转变为硝酸盐后，再以紫外法、离子色谱法或气相分子吸收法测定[1]，预处理均需手工操作，且过程繁琐，测定时间长，随着环境监管要求的提高，水中总氮监测的样品量日益增加，手工法已无法满足大批量样品快速检测的需求[2]。因此采用微波消解法进行水样的预处理，方法简便，快速，消解彻底，在较宽的线性范围内具有较好的精密度和准确度。

2 实验原理

近年来，微波消解这一新发展的技术逐渐的被广泛应用，其原理是分子物质利用电场进行了极化作用，加之这一阶段下，磁场产生了交变作用，进而带来了变化[3]。在这一工作中，对于消解罐更能较为有效的利用，因为在这一活动中，分子会产生一系列的诸如挤压、摩擦甚至是强烈触碰等运动，会使系统内的压力增加，温度升高，进而消解速度增大，因此，利用高强度的材料物质，会避免产生危险性问题[4]。

一般，我们利用分光光度法时，主要是先得到一定的波长后，通过试验对比，对样品进行定性或定量的测定，结果也表明，试验期间所地的溶液的光吸收度和浓度、波长以及溶液膜厚薄程度相关。在这一过程中，首先得到系列浓度的曲线程度，在不同试验的条件下取色，测定吸光度，再以绘制标准曲线，其中横坐标为溶液含量，纵坐标为吸光度，将得到的待测溶液的含量吸光度对应出，即得到了相应的含量，这便是利用曲线得到的相应浓度值。

3 实验仪器及试剂

本试验所采用的试剂除个别外均为分析纯；所用水为多次蒸馏水。

可见紫外分光光度计：UV2300型，上海菁华有限公司；Milestone型微波消解装置；聚四氟乙烯消解罐；氢氧化钠（分析纯,科密欧试剂，德州润昕实验仪器）；FIA-3110型流动注射分析处理仪:北京吉天仪器有限公司;WP800型微波炉:格兰仕电器有限公司。

碱性过硫酸钾溶液：利用天平量取4.0g的进口过硫酸钾和适量的氢氧化钠，在适当的蒸馏水溶解后，稀释至100mL。

硝酸钾标准贮备液［p(N)=1.00g/L］：将硝酸钾(优级纯)在(105±5)℃条件下，通过干燥箱干燥后，量取7.22g在水中溶解，并至于1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，混匀(该溶液在4℃下避光保存，至少可稳定6个月)。

氮标准溶液:称取0.722g硝酸钾(在110℃～120℃）的条件下于干燥箱内进行4h左右的干燥，并溶于蒸馏水中,定容,此时放适量的三氯甲烷保护剂,此溶液含氮为100μg/mL。

在使用中时，可自行稀释氮标准使用液。

还原剂:取 2.0gH4Cl2O2Sn，溶于 HCl中,再加 40mL 丙三醇,溶解后，转移至100mL,加一粒锡，保存。

显色剂1：称取6.0gH8MoN2O4与水相溶,加适量浓H2SO4,稀释至500mL刻度。

载流1：二次蒸馏水。

显色剂2：取0.18g对氨基苯磺酰胺，适量硫酸氢钠、0.03g萘胺磺酸,溶于水中,稀释至100mL。

载流2：称取35g氯化铵、3g酒石酸钾钠溶于适量水中,稀释至1 000mL。

4 实验步骤

4.1 水样预处理

将待测的水样、碱性过硫酸钾溶液一同和设备连接,开启流动注射仪设备,保持泵在转动作业中,此时将水样和碱性过硫酸钾溶液(流量均为0.45mL/min)混合置于适当长度的消解管（微波炉内）中,调节微波炉的功率，将其保持在中低档左右进行加热,经过消解的水样进入比色管并脱气测定。

4.2 总氮的测定

将载流2、显色剂2和预处理的水样同流路进行连接,启动注射仪设备,使得泵在作业状态,将水样置于200μL的采样环下,这时，管理阀将会自行操作换样,水样在载流(流量为1.0mL/min)的载入下,流过还原（铜-镉柱）后,和显色剂2(流量为0.5mL/min)聚集于反应管路中,并以蒸馏水更换水样注入，并作为参比液,最后，设备会在520nm波长处进行测定，得到吸光度。

5 工作曲线及检出限

在特定的试验条件下，利用微波消解测定总氮，其具体的工作曲线及检出限如表1。

表1 工作曲线及检出限

6 试验的精密度、准确度

选用4个样品进行消解和测定，每个样品平行测定5次，测得5次试验的相对标准偏差分别为6.77%、1.63%和2.41%，说明本方法仪器测定的精密度比较好。

7 试验结果

分别取自湖泊水、水库水以及化工厂附近水域，经过一定的过滤处理后，对水样进行微波消解的方法进行测定，测定的结果情况如表2。

表2 试验结果

对于水样3污废水根据《水环境监测规范》（SL219-2013）中地表水监测准确度规定，样品含量范围＞1.0mg/L的，其允许加标回收率为95%～105%。

8 结语

采用微波消解的方法测定湖泊、水库水、化工水的总氮，具有检测速度快，操作简便，检出限低，精密度好等诸多特点，通过流动分析仪单元模块(紫外消解等)的优化处理，能够试验对于水样的一个预处理的过程，同时排除了大量其他性的干扰，对于处理的过程利于简化，具有省时省力的热点，适用于大批量样品的快速连续测定。

8.1 利用微波消解-流动注射分光光度法测定水中总氮。主要是通过在碱性过硫酸钾溶液等一系列的试验条件下,总氮的最低检出限为0.04mg/L,线性范围分别为0.040 mg/L～3.50mg/L,相对标准偏差也同样的满足了试验的要求。

8.2 利用这种方法测定湖泊水、水库水以及化工厂水等水样时，其实验室值分别为1.751mg/L、2.110mg/L、6.881mg/L，加标回收率分别为98.20%、99.10%和96.30%，根据《水环境监测规范》（SL219-2013）中地表水监测准确度规定，判定结果均合格，得到了较为满意的结果。

[1]林培喜,安晓春.微波消解联合测定水中总磷总氮.中国给水排水,2004,20(3):95-97.

[2]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会，水和废水监测分析方法:第4版［M］.北京:中国环境科学出版社,2002:254.

[3]都欣,向德余.浅谈水和废水中总氮的测定方法[J].科学之友,2011(6):242-244.

[4]苏芩,张海涛,王庆霞,等.微波联合消解流动注射光度法测定水中总氮和总磷[J].环境监测管理与技术,2007,19(I):25-27.