基于紫外分光光度法的水质总氮测定中的影响因素研究

杨宏娟 赵羽 穆旭东

摘要：氮是水资源中的一种化学元素，以硝酸盐，亚硝酸盐等形式存在。利用硫酸钾消解法紫外线光谱法测定水中总氮含量。其结果显示，实验器皿、实验用水、过硫酸钾的纯度、碱性溶液的储存时间对空白的吸光度值产生影响。在实验确定的最佳条件下，得出的结果是正确可靠的，将作为总氮检测的技术支持。

关键词：水质;总氮;测定;影响因素

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.041

Research on influencing factors in determination of total nitrogen in water quality based on ultraviolet spectrophotometry

Yang Hongjuan，Zhao Yu，Mu Xudong

（Yinchuan China Railway Water Group Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750000，China）

Abstract：Nitrogen is a form of chemical element in water， in the form of nitrates and nitrites.Determination of total nitrogen in water by ultraviolet spectrometry with potassium sulfate digestion method.The results showed that the absorbance of the blank was affected by the purity of the experimental vessel，the experimental water，the potassium persulfate and the storage time of the alkaline solution.Under the optimum conditions determined by the experiment，the results obtained are correct and reliable，and will be used as technical support for the determination of total nitrogen.

Key words：Water quality;Total nitrogen;Determination; Influencing factors

1 概述

黄河水作为地表生态系统的一种独特的资源，是人类赖以生存的自然因素，它在供水、洪水、养殖、旅游、航海、生态平衡的维护和环境保护等方面发挥着巨大的社会经济作用。但由于人口的增加，工农业的迅速发展，经济利益和人民环保意识的薄弱等原因，大量未处理的工业废水和生活污水直接排放，使水体污染日益严重。另外，一些生产、生活污水和工业废水等含氮污水未经处理直接排入河流中，这使得有机氮和无机氮的化合物是水中数量增加，导致大量的水中的微生物繁殖，水质恶化，可见，水中氮含量是影响其发展的重要因素，而总氮含量成为水质检测的重要标准，是确定水质状况的有效手段之一。

在检测总氮的方法中，由于碱性过硫酸钾消解法操作简单、成本低等特点备受学者关注。但是该方法在实际检测过程中空白值偏高、相关系数不稳定等问题，对检测数据准确度、精密度、重现性等产生不利影响。本文从实验用水、实验试剂、实验器皿等方面分析了总氮检测过程中的影响原因，进一步完善碱性过硫酸钾消解法，作为实际检测过程的技术支持。

2 实验设计与结果分析

2.1 试剂

过硫酸钾（GR），氢氧化钠（AR），盐酸（AR），硝酸钾（AR）。

总氮标准物质：10mg/L。

新鲜蒸馏水，无氨水：自制。

碱性过硫酸钾溶液：4g过硫酸钾，1.5g氢氧化钠，溶于水中稀释到100mL溶液中，再用聚乙烯瓶。

盐酸溶液：体积比1：9稀盐酸溶液。

2.2 仪器设备

DR5000紫外线分光光度计（哈希）、高压灭菌器（上海申安安医疗机械厂）、25mL具塞比色管、大肚吸管、刻度管。

绘制标准曲线：在6个25mL的具塞比色管中依次加入总氮标准溶液0mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.00mL，用無氨水定容到10.00mL。

依次加入4mL过硫酸钾碱性溶液，塞住瓶塞，用布条和绳子把盖塞扎紧，以防止爆裂。

把扎紧的具塞比色管放置在高压锅，设置高压灭菌器温度达到120～124℃时，启动计时器维持30min的温度。

冷却后打开阀门，打开外盖，取出具塞比色管，冷却至室温，冷却时间约0.5～2.0h。

冷却室温后加入盐酸溶液（体积1：9）1mL，用氨水稀释至25mL，摇匀。

将部分溶液转移到1cm长的石英比色皿中，在紫外线分光度计中加入盐酸溶液（体积比1：9）和氨溶液，测定树脂的吸收亮度。

按照上述步骤进行水样检测，根据校正后的吸光度数据对标准曲线进行相应的总氮的质量浓度，计算总氮含量。

2.3 结果与讨论

2.3.1 实验器皿

在实际检测过程中，实验器皿的清洁程度对实验空白值具有很大影响，为避免实验器皿造成人为污染，必须高度重视实验器皿的洗涤、存放等，实验所需玻璃器皿、石英比色皿等应在（1+9）盐酸溶液中浸泡24h以上（切勿将其浸泡在硝酸中），浸泡后应用自来水冲洗至少8次，再用纯水冲洗直至管壁不挂水珠。

2.3.2 实验用水

总氮检测过程中对实验用水要求较为严格，实验室常规纯水将导致空白值偏高且相关系数不好。本文对总氮实验用水进行了对比实验，并对实验用水存放天数进行分析，结果表明：无氨水、新鲜纯水的空白吸光度值小于0.030，存放2d的新鲜纯水、无氨水大于0.030，不可采用。

2.3.3 实验试剂

2.3.3.1 纯度

为确保检测分析数据的可靠性、准确性，实验中应运用满足实验要求的化学试剂。实验结果表明，根据空白值的吸光度值数据，不同生产厂家的过硫酸钾其空白值结果不同（表1）。在这个实验过程中，采用未经提纯处理的过硫酸钾其空白值过高，相关系数达不到0.999以上。但是使用进口德国默克的过硫酸钾时，其标准曲线的相关系数能达到0.9997，其空白值低于0.030。但是对国产（国药）过硫酸钾进行提纯后空白值低于0.030，相关系数达到0.9993。主要原因是不同厂家试剂的纯度不同，空白时的光度数值也不同。

2.3.3.2存放时间的影响

在标本人03208在室温下用5%的碱性过硫酸钾消化1d，2d，3d，5d，7d（表3）。特别是03208总氮标本的实际价值：1.16 mg/ L± 0.15mg/ L， 1d，2d，3d后碱性过硫酸钾的消解结果分别为1.18mg/ L，1.13mg/ L，1.06mg/ L，但5d，7d后碱性过硫酸钾溶液的溶解量分别达到15%和20%，相对误差超过了许可范围。碱性硫酸钾是一种氧化剂，不应与硫＼磷等还原性物质混合使用。另外，过硫酸钾容易吸收水分，放出氧气，因此，要注意保存在干燥的试剂柜中，以免失去药效。且过硫酸钾溶液在15℃以下不能超过6d。过硫酸钾应立即配用，保存时间不得过长或超过3d，否则，随着保存时间的延长，空隙的吸收光度和相对误差会增大。这是因为过硫酸钾在室温中慢慢地分解。溶液中大量存在氢氧根离子时，分解产生的氢离子迅速中和，并加快分解速度。

3 对策建议

（1）紫外法测定总氮的消耗试剂是碱性硫酸钾，过硫酸钾的纯度值与氢氧化钠中含氮量直接影响空白值的吸光度值，特别是对过硫酸钾要求很高[1]。有些市面上过硫酸钾与氢氧化钠的氮含量与实际试剂中的氮含量存在差异，分析人员在挑选性价比较高的试剂方面存在诸多困难[2]。检测人员在选择过硫酸钾时主要考虑国产提纯后的试剂或者选择进口默克试剂。

（2）总氮测定的实验用水为无氨水，传统制备氨水的方法比较复杂，随着检测条件的逐步提高，实验室已采用纯机制准备的纯水直接作为实验用水。纯水机越精密，制造的过程越密封，就越不容易被氨、硝酸、酚等污染。总氮的测定结果与传统方法制造的氨水测定结果没有差别[3]。建议将新制纯水作为氮总实验用水，这样不仅操作简便，而且能提高工作效率。

（3）在同一间实验室进行多个检测项目时容易把药剂或样品中的含氮污染物混入实验室，影响测定结果。因此，应该把硝酸盐氮、氨氮、总氮等含氮检测项目分开实验室进行检测。在清洗玻璃器皿时应用无氨水进行反复清洗，避免影响实际测量值的准确性及精密度。检测完毕后将玻璃器皿清洗干净后用盐酸溶液酸封。

（4）在用紫外线方法检测总氮过程中，需利用高压灭菌器进行消解，但是在消解过程中一定用绳将布和塞子绑紧，避免标准系列浓度的比色管中挥发出氨气，影响检测结果，同时每次消解完成后需对高压灭菌器进行清理，更换纯水，避免给下次实验带来误差，影响检测结果。

4 结语

总氮作为判断地下水、地表水等污染因素的重要指标之一，过硫酸钾消解紫外分光光度法便于操作、设备比较普及，易于实现。但是在检测过程易产生空白值、线性相关系数等不理想的问题。根据实际检测过程中的经验，确定影响其结果准确性及空白值的一些因素，在实际检测过程中应选用纯度较高的过硫酸钾试剂，可用新制得纯水替代无氨水及实验器皿无氨等，对保证总氮测定结果的准确性起到非常重要的作用。

参考文献

[1]黄静美.水质分析中总氮测定的影响因素探讨[J].环境科技，2015（06）：60-63.

[2]李秋波.水质总氮测定的有关影响因素分析[J].分析仪器，2013（06）：119-121.

[3]周侣艳，徐伟，陈峰.紫外分光光度法测定水质总氮影响因素探討[J].资源节约与环保，2015（12）：59-60.

收稿日期：2020-09-11

作者简介：杨宏娟（1987-），女，蒙古族，硕士研究生，工程师，研究方向为水质检测方法开发及水质污染物。