酚二磺酸光度法测定硝酸盐氮方法误差分析

(红河州环境监测站，云南 蒙自 661100)

在硝酸盐氮的诸多测定方法中，酚二磺酸分光光度法由于测量范围较宽、显色稳定、测量仪器易得成为测定硝酸盐氮的常用方法。但是，在实际样品分析中往往会出现加标回收率偏高的现象，究其原因，在酚二磺酸分析方法中，校准曲线的测定条件与样品的测定条件不一致，不知这是否是引起加标回收率偏高的原因。为此，在按照分析方法[1]测定标准曲线的同时，也进行工作曲线的测定，并将标准曲线与工作曲线进行比较。经统计检验，标准曲线与工作曲线之间存在着系统误差。

1 校准曲线的绘制

1.1 测定条件的选择

酚二磺酸法的测定原理是硝酸盐氮在无水情况下与酚二磺酸反应生成硝基二磺酸酚，在碱性溶液中生成黄色化合物，进行测定。在分析过程中，首先要将水样置于蒸发皿内在水浴上蒸干，为避免蒸发过程中硝酸盐氮的损失，需用氢氧化钠溶液调节样品pH值至8，样品的pH值过高或过低均会对测定结果产生影响。在酸度计上测得50mL硝酸盐标准溶液中加入1滴0.1mol/L氢氧化钠溶液的pH为10左右，溶液pH值过高。因此，在样品测定的实际操作中，将氢氧化钠溶液的浓度改为0.025mol/L，滴加2滴，即可达到样品pH值8的要求。实验证明瓷蒸发皿表面的光洁度对测定结果也会产生影响，瓷蒸发皿长期在偏碱性条件下使用表面会受损，容易对硝酸盐吸附而影响测定结果。因此，在样品测定中应选用表面光洁的瓷蒸发皿以减少瓷蒸发皿对被测物质的吸附。

1.2 校准曲线的测定

标准曲线的测定：吸取50.00mL硝酸盐贮备液置于蒸发皿内，加入2滴0.025mol/L氢氧化钠溶液，在水浴上蒸发至干。加入2.0mL酚二磺酸，用玻棒研磨蒸发皿内壁，使残渣与试剂充分接触，放置片刻，再重复研磨一次，放置10min，加入少量水，将溶液移入500mL溶量瓶中，稀释至标线，混匀，得到0.010mg/mL标准使用液。按标准系列吸取适量的标准使用液于50mL比色管中，加水至约40mL，加3mL氨水使成碱性，稀释至标线，混匀。在波长400nm处以水为参比，以10mm比色皿光程测量吸光度。

工作曲线的测定：将硝酸盐贮备液用纯水稀释成0.010mg/mL硝酸盐使用液，按标准系列吸取适量的使用液于各蒸发皿中，加水至50mL，加入2滴0.025mol/L氢氧化钠溶液，在水浴上蒸发至干。加入1.0mL酚二磺酸，用玻棒充分研磨蒸发皿内壁，放置片刻，再重复研磨一次，放置10min，将溶液移入50mL比色管中，加入3mL氨水显色，定容，在波长400nm处比色皿光程10mm以水为参比测量吸光度。

在制备一份硝酸盐标准使用液的同时，测定一条工作曲线。标准曲线、工作曲线各测定4次。

1.3 测定结果

由测得的吸光度值减去零浓度管的吸光度值，绘制校准曲线。结果见表1。

2 方法误差分析

方法误差分析的步骤：为了避免偶然性，在误差分析过程中对多条曲线以及其平均水平进行了比较。首先对各校准曲线回归直线的线性密切程度(相关系数)和截距(a=0)进行统计检验，以考查校准曲线的绘制是否达到要求。若校准曲线绘制合格，再进行任意两条标准曲线之间的比较，如果检验结果无显著差异，将四条标准曲线进行合并得到一条平均标准曲线。对工作曲线也进行同样的检验，无显著差异，再进行四条工作曲线的合并。然后对同步测定的标准曲线与工作曲线及合并后的标准曲线与工作曲线进行比较，看其是否存在差异。

表1 校准曲线测定值及回归方程

2.1 校准曲线的线性和截距检验

对于以4～6个浓度单位所获得的测量信号值绘制的校准曲线，分光光度法一般要求其相关系数︱r︱≥0.9990[1]，从表1可以看出八条校准曲线的精密度都达得到要求。

校准曲线截距a=0的统计检验，统计量t按下式计算。当a与0有显著性差异时，说明校准曲线的回归方程计算结果准确度不高。

表2 校准曲线截距a=0检验结果

检验结果，t

2.2 标准曲线的差异性检验

2.3 工作曲线的差异性检验

对不同时间测定的两条工作曲线的差异性进行检验，统计量的计算与标准曲线相同。

2.4 标准曲线与工作曲线的差异性检验

对同步测定的标准曲线与工作曲线以及合并后得到的平均标准曲线与平均工作曲线进行比较，看其是否存在显著差异。检验方法与标准曲线的差异性检验相同。

表3 标准曲线各统计量计算结果

检验结果，F

表4 工作曲线各统计量计算结果

检验结果，F

表5 标准曲线与工作曲线各统计量计算结果

检验结果，Ft0.05(4)，回归系数存在着显著差异，说明标准曲线与工作曲线之间存在着显著差异。

标准曲线和工作曲线各浓度点的测量信号值之间的差异性检验。对于系列相同的两组测定值，如果其测定的随机误差和两组测定值之间的系统误差都很小，则以横坐标(x)表示其中一组测定值，以纵坐标(y)表示另一组测定值所得到的点应分布在通过原点且斜率为1的直线两侧。这些点的回归方程的截距和回归系数反映了这两组测定值的系统误差。以横坐标表示工作曲线各浓度点的测量信号平均值，以纵坐标表示标准曲线各浓度点的测量信号平均值，建立回归方程y=0.0013+0.9136x，相关系数r=0.9999，对回归直线的截距和回归系数进行检验。

截距a=0的检验，计算统计量t=0.568，t

回归系数b=1的检验：

︱t︱>t0.05(4)(2.776)，回归直斜率不为1，两组测量值间确实存在着系统误差。

3 结论

通过标准曲线与标准曲线、工作曲线与工作曲线、标准曲线与工作曲线之间的差异性检验，标准曲线之间、工作曲线之间无显著差异；标准曲线与工作曲线之间存在显著差异，只是在原点附近的区域内差异较小。以标准曲线进行计算，样品分析结果将偏高8%左右，酚二磺酸光度法存在正的系统误差。引起系统误差的原因是由于方法所采用的校准曲线即标准曲线在绘制过程中，制备标准使用液时硝基化率偏低，使得标准曲线斜率偏低。因此，要克服方法中存在的系统误差，在样品分析中应采用与样品分析步骤相一致的工作曲线作为校准曲线进行分析结果的计算。