碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和连续流动分析法测定水体中总氮的比较研究

孙步旭 范国荣（宿迁市环境监测中心站 江苏 宿迁 223800）

杨子毅（淮安市环境监测中心站 江苏 淮安 223001）

总氮是指水中各种形态无机和有机氮的总量，作为水体富营养化的重要指标，常被用来表示水体受营养物质污染的程度，在地表水监测和水污染监测中备受重视。对于总氮的监测，目前国家标准用的是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ636-2012），但该方法分析时间长，不能满足水样连续批量分析，操作过程繁琐，易受外界环境干扰，且有一定的危险性。为了适应当前日益繁重的水质监测状况，连续流动分析法作为一种快速、简便的分析方法被越来越多的应用到监测中来。本文通过实验，对碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和连续流动分析法从原理、分析步骤以及准确度和精密度等方面进行了比较研究，为监测人员在实际工作中提高监测效率提供参考。

1 实验部分

1.1 原理

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法原理：在120℃～124℃条件下，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于波长220nm和275nm处，分别测出吸光度。

连续流动分析法原理：样品与过硫酸钾/氢氧化钠溶液在硼砂缓冲器中混匀，加入UV消化器中加热至107℃消化生成硝酸盐，透析后经过镉铜柱，硝酸盐被还原成亚硝酸盐，再通过Griess反应（亚硝酸盐与二氨基苯磺酸结合成重氮化合物，重氮化合物与二氯萘基乙烯二胺形成一个高级偶氮基染色物）检测硝酸盐含量，在540nm处测定吸光度。

1.2 仪器与试剂

主要仪器：San++连续流动分析仪，UV-6300型分光光度计（上海美谱达仪器有限公司），LDZM-40KCS立式智能压力蒸汽灭菌器（上海申安医疗器械厂）。

主要试剂：San++流动分析仪测定总氮中的试剂参照SKALR仪器公司自带的方法配置；碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮所用试剂配置参照国标方法（HJ636-2012），过硫酸钾、氢氧化钠、盐酸、硝酸钾均为优级纯；实验用水均为无氨水。

1.3 实验方法

连续流动分析法：按仪器说明书安装好化学工作站系统、设定好参数、开机后，用水代替试剂，检查整个分析流路的密闭性及液体流动的顺畅性。等基线稳定后（约20min），系统开始进试剂，待基线再次稳定后，准备进标准样品和实际样品及盲样。实验完毕，用蒸馏水冲洗管路30min。

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法原理：取10.0ml样品（高浓度酌情少取）于具塞比色管中，加入5ml碱性过硫酸钾溶液，用纱布固定管口后置于压力蒸汽灭菌器中加热消解（待温度达120℃，压力达1.1kg/cm2后，保持30min）。消解结束后放置室温下冷却混匀，分别加入1.0ml盐酸溶液，用无氨水定容至25.0ml，在波长220nm与275nm处比色测定。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的测定

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法：吸取硝酸钾标准使用液（10.0μg/ml）0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、7.00ml，加水至10ml，消解后比色测定绘制标准曲线，结果表明：得标准曲线方程Y=0.0090X+0.0027，相关系数为0.9999，方法重现性良好，标准曲线见图1：

图1 紫外分光光度法测定总氮的曲线

连续流动分析法：选取 0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mg/L7个浓度点，然后根据浓度峰高自动计算得出标准曲线一次方程，结果表明：在0-5.00mg/L的浓度范围内有很好的线性关系，得标准曲线方程 Y=-74.16X+58060，相关系数达到0.9999，方法重现性良好。标准曲线及峰型图见图2、图3：

2.2 方法检出限的测定

按照样品分析的全部步骤，重复10次空白实验，将各个测定结果换算为样品中的浓度，计算10次平行的标准偏差，按公式MDL=t（n-1，0.99）×S计算（其中n=10时，t（n-1，α=0.99）=2.821；S为重复测定n次的标准偏差）。结果表明：本方法在取样量1L时，10次平行测定样品的检出限分别为0.08mg/L和0.06mg/L。与国标方法相比，连续流动分析法测定总氮灵敏度较高。

图2 连续流动分析法测定总氮的曲线

图3 连续流动分析法测定总氮的峰型图

2.3 方法准确度和精密度的测定

按照样品分析的全部步骤，对国家环保总局标准样品研究所的总氮标样（No：203228与203229）进行6次平行测定，结果见表1。结果表明：两种方法测定6次的结果与均值都在样品的保证值范围内，比较而言，连续流动分析法的相对标准偏差值较小，说明连续流动分析法测定总氮标样的平行性较好，该方法能够满足总氮水质监测的技术要求。

2.4 实际样品的比对测定

分别采用两种方法对地表水5个点和废水4个点的水样进行了测定（碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法用符号A表示，连续流动法结果用符号C表示），同时还进行了加标回收实验，结果见表2和表3。由表2可以得出：5个地表水采样点两种方法平行3次测定的相对标准偏差分别在 0.8%-2.2%和0.3%-1.3%之间，平均加标回收率在95.2%-103%和96.3%-101%之间。由表3可以得出：4个废水采样点两种方法平行3次测定的相对标准偏差分别在1.1%-4.7%和0.5%-2.5%之间，平均加标回收率在97.3%-105%和98.2%-102%之间。

表1 总氮标准样品测定结果

由上述两表的结果可以看出，两种方法测定总氮的回收率均较好，连续流动法与钼酸铵分光光度法相比相对标准偏差较小，分析总氮的精密度良好，能够满足监测要求。

表2 地表水水样比对分析实验

表3 废水水样比对分析实验

3 结论

由实验可得，连续流动分析法和碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法在测定水体中总氮时均能准确测定总氮的含量，在线性、准确度和精密度等方面均能达到国家标准要求。与碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法相比，连续流动分析法在实际分析过程中自动化程度更高，前处理过程比较简单，检测效率更高，测定的平行性、准确度、精密度也更好，完全能够满足总氮水质监测的技术要求。

〔1〕张宝，刘静玲.湖泊富营养化影响与公众满意度评价方法〔J〕.水科学进展.2009（05）.

〔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.

〔3〕尤小娟，时春林，陆权.流动注射方法（FIA）在线测定总氮.环境研究与监测.2009.37-38.

〔4〕《环境监测分析方法标准制定修订技术导则》HJ168-2010，附录A第14页.