紫外分光光度法测定水中总氮的影响因素探讨

赵昌平，康达莲，赵 杰，闫 敏，曹睿成

(苏州国环环境检测有限公司，江苏 苏州 215000)

生活污水、农田排水以及含氮工业废水直接进入水体之后，会使水体中的有机氮浓度和无机氮浓度大大增加，与水中磷一起则会引起富营养化，导致水体异味甚至恶臭[1]，如果渗入地下，就会引起地下水中的亚硝酸盐浓度急剧增加，从而导致该地区人群癌症多发[2]。因此准确分析水中总氮浓度至关重要。目前测定水中总氮最常用的方法是碱性过硫酸钾分光光度法，该方法原理简单，但是耗时长，影响因素较多，而且不易控制[3]，本文通过结合实际工作经验对此进行了研究和探讨。

1 原 理

碱性过硫酸钾在120 ℃下可以使水样中的含氮化合物的氮转化为硝酸盐，通过紫外分光光度计在波长220 nm和275 nm处，分别测定吸光度A220和A275，按A220-2A275计算得出吸光度A，其中总氮(以N计)的浓度与吸光度A成正比[4]。

2 仪器设备及主要试剂

Cary 60型紫外分光光度计；YX280/20手提式不锈钢压力蒸汽灭菌器；Milli-Q超纯水机；具塞比色管(25 mL)；1 cm石英比色皿。

总氮标准贮备液(100 μg/mL硝酸钾溶液)；过硫酸钾；氢氧化钠；盐酸溶液(1+9)。

3 主要影响因素

3.1 水样放置时间

通过研究四种不同类型的水，分别是地表水1、地下水2、有机废水3、无机废水4，测定其水中总氮浓度，研究不同放置时间对水中总氮浓度的影响，实验结果见表1。

表1 不同放置时间对总氮浓度测定的影响

由表1中的数据我们可以看出，地表水1中的总氮浓度随水样放置时间的增加而变大，并且放置前期的浓度变化较为平缓，而后期浓度变化相对大，最多可留样三天。地下水2中的总氮浓度随放置时间增加而减小，前期浓度变化较小，后期浓度变化逐渐增大，最多留样3～4天。有机废水3中总氮的浓度随放置时间的增加而增大很快，最多留样三天。而无机废水4水样放置7天后，总氮浓度的变化并不明显，因此可留样保存7天。

3.2 消解冷却时间及方式对空白吸光度的影响

水中总氮浓度的测定需要进行高压消解，但从升压到降压再到放气、冷却需要较长时间，将水样从高压锅中拿出后，按照标准 HJ 636-2012中的方法[5]，当消解完全后，取出水样，冷却至室温即可，但是不同的冷却方式及冷却时间对空白吸光度的影响很大。本实验分别自然冷却20 min、自然冷却40 min、自然冷却60 min、自然冷却80 min后加(1+9)盐酸进行空白吸光度的测定，以及消解结束后，取出比色管，并用冷水浸泡10 min以及冷水浸泡20 min的处理方式对空白吸光度进行了分析，结果见表2。

表2 水样冷却时间及方式对总氮浓度测定的影响

从表2中的数据可以看出，随着冷却时间增加，空白值逐渐下降，60 min后空白值达到要求(<0.030)，之后延长时间变化不大。故试样从压力锅取出后，自然冷却至少 60 min后再进行后续试验。另外取出试样后通过冷水浸泡10 min和20 min，结果无明显差异。但相对偏差相比自然冷却稍大。综合结果看，自然冷却至少 60 min，通过冷水浸泡10 min以上，也可达到要求，而且节约时间。

3.3 水样pH值的影响

总氮样品分析前，需要先调节水样的pH值至一定的范围内后再测定。试验发现，同一水样，pH值不同，总氮的测定结果有较大差异，结果见表3。

表3 水样pH值对总氮浓度测定的影响

从表3中可以看出，pH在5～9时数值最高，且准确度较高(±5%以内)，值波动性较小；超出此范围数据数值偏低，准确度下降(均超出±5%)。推测可能的原因是在强酸性环境下[6]，加入水样中的碱性过硫酸钾试剂被部分中和，导致其氧化能力下降；而在强碱水样中过量的碱又在一定程度上抑制了碱性过硫酸钾的氧化能力。因此，分析总氮前应将待测水样pH值调至5～9范围内，接近中性时测定结果最准。

3.4 比色前放置时间的影响

对于同一个水样，加入(1+9)盐酸溶液之后，研究放置时间长短对测定结果的影响，实验结果见表4。

表4 不同时间对测定总氮浓度测定的影响

由表4中数据可以看出，水样1和水样2 以及标样的测定结果随放置时间延长而增大，但在偏差范围内(RSD<5.0%)，因此，比色前放置时间的多少对总氮的测定结果影响较小。

4 结 论

不同种类的水样对存放时间要求不同，无机废水7天内随存放时间影响不大，可留样7天。地表水和有机废水中的总氮含量会随水样存放时间的延长而不断增加，最多留样三天。而地下水中的总氮浓度呈相反趋势，最多留样3～4天。在取样前应将待测样的pH值调至5～9范围内，近中性时测定结果最佳。样品在高温消解后需自然冷却至少60 min以上才能比色，或者冷水浸泡10 min以上，且高温消解后放置时间对测定结果无实质性影响。