地表水硝酸盐氮测定方法探析

2016-08-10 07:46赵雪松

东北水利水电 2016年7期

赵雪松

（辽宁省营口水文局，辽宁营口115000）

地表水硝酸盐氮测定方法探析

赵雪松

（辽宁省营口水文局，辽宁营口115000）

［摘要］本文分析和讨论了用离子色谱法和紫外分光光度法两种不同方法测定地表水中硝酸盐氮的含量。其结果表明，两种不同方法的准确度、精密度和检测结果无明显差异，都可以作为快速测定地下水和地表水中硝酸盐氮的方法。

［关键词］硝酸盐氮；离子色谱法；紫外分光光度计法

水体中的硝酸盐氮是在有氧环境下氨氮、亚硝酸盐氮等多种形态的含氮化合物中最稳定的含氮化合物，也是含氮有机物经过无机物作用分解的最终产物［1］。硝酸盐自身对人体没有毒害，但是微生物在人体无氧环境中通过硝酸还原菌作用把硝酸盐还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐毒性增大，是硝酸盐毒性的11倍。亚硝酸盐可与人体血液作用，把血红蛋白中的二价铁转化为三价铁，这就使得红血球变性从而形成了富铁血红蛋白，富铁血红蛋白使红血球失去携氧功能，人会出现窒息缺氧等现象，抢救不及时可危及生命。此外，亚硝酸盐有致癌、致突变、致畸形的危害，严重影响了人体健康。因此建立能够快速测定硝酸盐氮的简易方法具有重要的现实意义。测定水中硝酸盐氮含量的方法有很多，经常采用的有离子色谱法、酚二磺酸法和紫外分光光度法等方法。本文通过对地表水样和标准样品进行测定，对比了离子色谱法和紫外分光光度法这两种实验室常用的方法。

1　实验部分

1.1检测原理

离子色谱法分离硝酸盐氮的原理是基于被测水样在流动相和键合在基质上的离子交换基团之间的离子交换过程［2］。离子色谱主要由进样系统、分离系统、抑制系统、检测系统和仪器数据采集处理系统五个主要部分组成。离子色谱用泵为淋洗液（Na2CO3+NaHCO3）输送动力，通过离子交换分离，色谱柱后连接抑制器来降低背景电导，运用抑制型DS5电导检测器进行检测。标准溶液中硝酸盐氮的色谱峰面积定量，计算出硝酸盐氮标准曲线，被测水样的色谱峰与标准曲线点的色谱峰进行比较，从而得出样品中硝酸盐氮的浓度。

紫外分光光度法是利用硝酸盐氮在220 nm波长具有紫外吸收，275 nm波长时不具吸收的特质进行测定，然后对275 nm波长测出有机物的测定结果进行校正。以220 nm波长吸光度减去2 倍275 nm波长的吸光度值为纵坐标，以浓度为横坐标绘制标准曲线，然后根据曲线直接读出水样硝酸盐氮的浓度。

1.2仪器和试剂

离子色谱法：ICS-90离子色谱仪（美国戴安公司）；Dionex IonPacTM AS22色谱分离柱；DS5电导检测器；ASRS-4mm抑制器；优普超纯水机ULUPURE；超声清洗器。色谱条件：Dionex IonPacTMAS22（4×250 mm）分离柱；流动相流速是1.00 m l/m in；抑制电流为27 mA；ASRS-4mm型阴离子抑制器；流动相淋洗液浓度为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液，浓度分别为1.4 mmol/L和4.5 mmol/L的混合溶液，定量环为10μl；实验室检测温度为20～28℃。

紫外分光光度法：TU-1901双光束紫外分光光度计（北京普析通用）；50 m l和100 m l比色管；离子交换柱。试剂：盐酸溶液1 mol/L，氢氧化铝悬浮液，氨基磺酸溶液0.8%，XAD-2型大孔径中性树脂。

硝酸盐氮标准溶液（500 mg/L）由水利部水环境监测中心提供；实验用水为优普超纯水机制取的的UP超纯水，电导率小于18.25 MΩ·cm。

1.3实验预处理

1）样品的采集与保护。采样容器选用1 000m l的白色硬质聚乙烯瓶，不加保护剂，采集后放入4℃冰箱内冷藏保存。采样地点位于辽河营口入海口附近的3个水质监测断面，分别为水位站、刀把子、永远角。

2）样品的预处理。离子色谱法：水样用0.45 μm聚醚砜针式滤膜过滤，若水样中有机物含量大再用D ionex OnGuardTMⅡRP柱过滤后进样。紫外分光光度法：测定前了解水样的基本水质情况，水样的色度和浊度是主要的干扰因素，如果水样浑浊带色可用2 000 r/m in离心机离心3 m in以去除浊度的干扰。

1.4实验步骤

1.4.1标准曲线的绘制

按照HJ/T84-2001《水质无机阴离子的测定离子色谱法》和HJ/T346-2007《水质硝酸盐氮的测定紫外分光光度法》，用硝酸盐氮标准使用液和超纯水配置标准系列曲线，分别测定工作曲线及相关系数。离子色谱法标准曲线为y=0.171x+0.016，相关系数r=0.999 8线性范围1.00～6.00mg/L；紫外分光光度法标准曲线为y=0.258 8x+0.007 6，相关系数r=0.999 6，线性范围0～4.00 mg/L。曲线绘制见图1及表1。

图1　硝酸盐氮标准曲线

表1紫外分光光度法校准曲线

1.4.2样品测定

1）离子色谱法：将标准物质和水样用0.45μm聚醚砜滤膜注射到离子色谱仪进样阀，变色龙工作软件Chromeleon6.8对水样进行分析和采集数据，定量分析出样品浓度。

2）紫外分光光度法：求得吸光度的校正值后，从校准曲线中算得相应的硝酸盐氮质量浓度。水样超过4.00 mg/L时需稀释后测定，结果需要乘以稀释倍数。

2　结果分析

2.1标准样品的测定

硝酸盐氮标准样品由水利部水环境监测评价研究中心研制：标准号1为GBW（E）080198，批号为100623，标准样品的标准值为0.743±0.037；标准号2为GBW（E）080198，批号为100626，标准样品的标准值为2.97±0.15。检测时从安瓿瓶中用移液管取10.00 m l到容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。由表2可知，4次室内平行样检测数值均在标准样品的浓度误差范围之内，计算相对标准偏差表明离子色谱法和紫外分光光度法的测定结果均符合质控要求，平行样品重复性好。这两种方法在95%的置信水平下进行精密度检查，两种方法F＜F0.05（5，5）表明这两种方法的精密度没有显著的差异。

表2　标准样品的测定结果　mg/L

2.2水样的分析测定

结果表明，水位站、刀把子和永远角3个水质

监测断面硝酸盐氮均符合GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中规定的标准限值，硝酸盐氮没有超过标准中的限值。离子色谱法测定结果相对标准偏差均为0.14%～0.43%，紫外分光光度法相对标准偏差为0.24%～0.32%，两种方法精密度好，变异系数小。检测结果见表3。用这两种方法对3份水样进行加标回收率测试，加标回收率范围在98%～105%，达到质控要求。