关于紫外分光光度法测总氮结果异常的分析

郑彬彬，胡义平，潘盛宁

（安康市环境保护监测站，陕西 安康 725000）

湖泊、水库中含有过量的氮、磷物质时，会造成浮游植物繁殖旺盛，出现富营养化状态，总氮是衡量水质的重要指标之一。目前测定总氮的方法有碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法（HJ 636-2012）[1-2]、流动注射-盐酸萘乙二胺分光光度法[3]等，前者操作简单，不用加强酸、强碱等有害物质，得到广泛应用，但在测定过程中受仪器、试剂、实验环境等因素的影响，其准确度难以掌握。王毛兰[4]探讨了碱性过硫酸钾对紫外分光光度法测定总氮的影响，王彩蝶[5]强调了配制碱性过硫酸钾应注意的因素，本文从仪器设备、实验用水到试剂纯度方面探讨了导致试验结果异常的原因，发现试剂的纯度对测定结果影响很大。

1 实验原理

在120℃～124℃碱性介质条件下，用过硫酸钾做氧化剂，将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化物氧化为硝酸盐。而后，用紫外分光光度法分别于波长220 nm和275 nm处测定其吸光度，利用硝酸根离子和溶解的有机物在220 nm处有吸收，而硝酸根离子在275 nm处没有吸收，因此在275 nm处作为另一次测量，以A=A220-2A275计算硝酸盐氮的吸光度值，从而计算总氮的含量。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

紫外分光光度计、压力蒸汽消毒器、25 mL具塞玻璃磨口比色管。

2.2 试剂

高纯水：实验室现制；20%NaOH溶液：称取20 g氢氧化钠溶于高纯水中，稀释至100 mL；碱性过硫酸钾溶液：称取40 g过硫酸钾（K2S2O8），15 g氢氧化钠，溶于高纯水中，稀释至1000 mL。溶液存放在聚乙烯瓶中，可贮存一周；（1+9）盐酸；硝酸钾标准溶液：称取0.7128 g经105℃～110℃烘干4 h的优级纯硝酸钾（KNO3）于高纯水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。此溶液每毫升含100 μɡ硝酸盐氮；硝酸钾标准使用液：将贮备液用高纯水稀释10倍而得。此溶液每毫升含10 μɡ硝酸盐氮。

3 步骤

标准曲线的绘制：分别吸取0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、8.00 mL硝酸钾标准使用液于25 mL比色管中，用高纯水稀释至10 mL标线。 加入5 mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧管塞，以防迸溅出。

将比色管置于压力锅消毒器中，加热0.5 h，放气使压力指针回零。然后升温至120℃～124℃开始计时，使比色管在过热水蒸气中加热0.5 h。自然冷却，开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷却至室温。

加入（1+9）盐酸 1 mL，用高纯水稀释至25 mL标线。在紫外分光光度计上，以高纯水为参比，用10 mm石英比色皿分别在220 nm及275 nm波长处测定吸光度。用校正的吸光度绘制校准曲线。

4 结果及讨论

按照试验步骤进行实验时，始终不能得到合理的线性关系，从而不能进行正常测试。

4.1 异常现象分析处理

（1）验证紫外分光光度计是否正常。由于本实验原理是紫外分光光度计在两个短波条件下测定硝态氮吸光度值来测定浓度，因此可直接用硝酸钾标准使用液配置一个浓度梯度系列，分别测定吸光度值，以硝酸钾浓度为横坐标，吸光值为纵坐标绘制标准曲线，得到标准曲线方程为y=0.0109x+0.0064，相关系数 r=0.9979，从而可排除机器故障原因导致实验结果异常。

（2）按照标准方法进行实验 。按标准方法引入碱性过硫酸钾并高温高压消煮30 min后加盐酸并用蒸馏水定容测定，得到结果见图1。

图1 碱性过硫酸钾氧化测定总氮曲线系列

结果出现异常，首先将第一个点换成蒸馏水，得到吸光度为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结果异常，分析导致结果异常可能是引入的过硫酸钾引起的。单测碱性过硫酸钾吸光度值为3.718，由此可分析出有可能是因为过硫酸钾反应不完全剩余过多引起结果异常。为此可按以下表1处理。

表1 加入不同试剂量对结果的影响分析

由于加入过硫酸钾会使样品吸光度值变化较大，导致实验结果异常，理论上可以考虑少加过硫酸钾进行实验，或者换用纯度更高的过硫酸钾进行实验。采购进口过硫酸钾之后，用此过硫酸钾与之前分析纯氢氧化钠重新进行空白测试，得出结果见表2。

表2 加入进口的过硫酸钾与分析纯氢氧化钠测定的空白值

从表2可看出与之前结果已有明显改善，但仍不能达到要求范围内，空白值仍偏高，有待继续改进，采购GR氢氧化钠后重新测试。重新对照测试空白，得出结果如表3。

表3 加入进口的过硫酸钾和优级纯氢氧化钠测定的空白值

结果已能达到要求范围，可进行正常实验。按标准曲线绘制步骤绘制曲线，得到标准曲线方程为 Y=0.0102X+0.009，相关系数 r=0.9991，空白校正吸光度为0.018 A，符合方法要求。

5 结论

化学试剂在水质检测分析中的地位极其重要。从取样到样品处理、样品测定都离不开化学试剂，一旦使用的化学试剂质量、纯度等达不到实验分析要求，就会对测定结果造成很大影响，经过多次实验分析，找出影响实验结果异常的原因主要是过硫酸钾和氢氧化钠纯度不够，通过采购纯度更高的试剂进行分析，最终满足方法要求。

参考文献：

[1]HJ 636-2012，水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S].

[2] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京：中国环境科学出版社，2002：255-257.

[3]HJ 668-2013，水质 总氮的测定 流动注射-盐酸萘乙二胺分光光度法[S].

[4] 王毛兰.碱性过硫酸钾法测定水质总氮的影响因素[J].光谱实验室，2006，（5）：1046-1049.

[5] 王彩蝶.过硫酸钾对测定总氮的影响的探讨[J].资源节约与环保，2017，（2）：15-17.