分光光度法与离子色谱法测定生活饮用水中硝酸盐氮的对比研究

何建红，宋勇强，练晓娟，仝伟建，黄海宏

（兰州国信环境能源科技有限责任公司，甘肃兰州730050）

水是生命之源，随着生产生活水平的不断提高，水体污染程度不断加剧，必须重视生活饮用水的安全。硝酸盐氮是水体中的一种常见污染物，本身对人体没有毒害，但当其被饮入人体后会被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐会将人体中的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而使人出现缺氧，导致亚硝酸盐中毒[1，2]，严重影响着人类的身体健康[3，4]。因为硝酸盐氮是含氮有机物的最终分解产物，所以掌握水体中硝酸盐及亚硝酸盐的含量就可以了解水质的污染状况[5]。作为判断水质安全的一项重要指标，对生活饮用水中硝酸盐氮的实时监测及准确检测具有非常重要的意义。

目前，生活饮用水中硝酸盐氮的测定方法有麝香草酚分光光度法、紫外分光光度法、离子色谱法、镉柱还原法等，本文对其中较为常用的麝香草酚分光光度法、离子色谱法2种检测方法进行详细的探究，从检出限、测定下限、精密度、准确度及加标回收率等方面进行比较，通过比对结果找出2种方法的差异，为实验室对生活饮用水中硝酸盐检测方法的选择提供理论依据和参考，方便实验室检测人员根据自己实验室的实际情况选择最适方法。

1 材料与方法

1.1 麝香草酚分光光度法

1.1.1 方法原理 在一定浓度的硫酸溶液中，水体中所含的硝酸盐与麝香草酚反应生成硝基酚化合物，在碱性溶液中硝基酚化合物发生分子重排，生成稳定的黄色化合物用于比色测定[6]。

1.1.2 材料与试剂 麝香草酚乙醇溶液（5 g/L）；乙酸溶液（1+4）；硫酸银硫酸溶液（10 g/L）；氨基磺酸氨溶液（20 g/L）；氨水（ρ20=0.88 g/mL）；硝酸盐氮标准溶液（1 000μg/mL，GBW(E)083214，北京北方伟业计量技术研究院）。

1.1.3 仪器与设备 紫外可见分光光度计（SPECORD 50 PLUS型，德国耶拿分析仪器股份公司）；纯水和超纯水联用仪（UPR-I-40L+UPHW-IV-90T型，四川优普超纯科技有限公司）。

1.1.4 实验步骤 取6支干燥的比色管，分别加入浓度为10μg/mL的硝酸盐氮标准使用溶液0.05 mL、0.10 mL、0.30 mL、0.50 mL、0.70 mL、1.00 mL，用纯水稀释至1.0 mL，分别向各比色管中加入0.1 mL氨基磺酸氨溶液，摇匀后放置5 min，再由比色管中央向其中加入0.2 mL麝香草酚乙醇溶液，摇匀后加入2.0 mL硫酸银硫酸溶液，混匀后放置5 min，最后加入8.0 mL纯水，混匀后滴加氨水至溶液黄色呈现最深，并使氯化银沉淀溶解为止（约加9.0 mL）。加纯水至25.0 mL刻度后混匀。以纯水为参比，于415 nm波长、2 cm比色皿处测量溶液吸光度，绘制标准曲线，从标准曲线上查出样品中硝酸盐氮的含量。

1.2 离子色谱法

1.2.1 方法原理 淋洗液在高压输液泵的作用下，将待测水样通过六通阀带入色谱分离柱，由于不同阴离子与分离柱中填装的离子交换树脂之间的作用力不同而被有效分离，并流入抑制器，在抑制器中实现了H+和待测阴离子的结合，背景电导降低，从而突出了待测离子的电导，在流入电导检测器后，不同阴离子的化学信号被转变为相应的高信噪比的电学信号，依据相对保留时间和峰面积进行定量分析。

1.2.2 仪器试剂 离子色谱仪（PIC-10型，青岛普仁仪器有限公司）；纯水和超纯水联用仪（UPR-I-40L+UPHW-IV-90T型，四川优普超纯科技有限公司）；滤膜（0.22μm，水系）；硝酸盐氮标准溶液（1 000μg/mL，GBW(E)083214，北京北方伟业计量技术研究院）；无水碳酸钠（GR，天津市科密欧化学试剂）；碳酸氢钠（GR，天津市科密欧化学试剂）。

1.2.3 实验步骤 离子色谱仪器参数设置如下：配制淋洗液（碳酸钠1.9 mmol/L，碳酸氢钠1.8 mmol/L），调节高压输压泵流速为1.3 mL/min、抑制器电流50 mA、系统温度30℃。待基线稳定后，将待测水样经过0.22μm的水系滤膜过滤去除杂质后，注入离子色谱仪进样系统中，保留时间为5.688 min，谱图如图1所示。

图1 硝酸盐氮离子色谱图

2 结果与分析

2.1 标准曲线

将硝酸盐氮标准溶液稀释为标准使用液后，按1.1.4及1.2.3进行曲线绘制，得麝香草酚分光光度法线性方程为Y=0.066 7 X-0.000 2，相关系数R=0.999 9；离子色谱法线性方程为Y=0.668 1 X+0.003 4；相关系数R=0.999 9，可见2种方法的线性关系均表现较好，结果见表1。

表1 2种方法的标准曲线对比

2.2 检出限与测定下限

分光光度法检出限为空白的7次重复测定值，计算标准偏差为0.002 6，取自由度为6，置信度为99%时的t分布（单侧）带入计算公式MDL=3.143×S[7]，得出检出限为0.008 3 mg/L，以4倍的检出限计算测定下限为0.033 2 mg/L。

在离子色谱法中，由于空白样品中未检测出目标样品，所以配制0.010 mg/L、0.020 mg/L的样品重复7次测定。代入公式进行计算：MDL=2.681×Sp[7]，得出检出限为0.005 7 mg/L，以4倍的检出限计算测定下限为0.022 8 mg/L。计算数据如表2所示。

2.3 精密度

取3种不同浓度等级的样品A、B、C进行精密度检验，计算其标准偏差，RSD%，结果如表3所示。

由表3可以看出，分光光度法的标准偏差为0.07～0.21，RSD为2.42%～6.93%。离子色谱法的标准偏差为0.01～0.08，RSD为0.51%～2.99%。2种方法均表现出良好的精密性，适用于生活饮用水中硝酸盐氮的实际检测。

2.4 准确度及加标回收率

取3组样品进行准确度及加标回收率分析，加标量分别为0.2 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L，计算结果如表4所示，加标回收率分别为91.4%～111.3%、93.6%～108.9%。结果显示：2种方法准确度较高，加标回收率均在合理范围内，无显著性差异，满足水质分析质量控制的要求[8]。

表2 2种方法的检出限及测定下限

表3 2种方法的精密度比对结果

表4 2种方法的准确度及加标回收率比对结果

2.5 干扰因素及排除

在用麝香草酚分光光度法测定水样硝酸盐氮的过程中，主要影响因素为亚硝酸盐及氯化物，试验中可用氨基磺酸氨及硫酸银去除；在离子色谱法中，各离子均能得到很好的分离，若待测阴离子含量较高，导致分离度较差时，可通过调节淋洗液流速或溶液浓度进行优化。

3 讨论

生活饮用水中硝酸盐氮的含量关系着人们的健康，因此准确检测饮用水中硝酸盐氮显得尤为重要。在通过对生活饮用水中硝酸盐氮2种常规检测方法的对比研究中发现：2种方法在测定生活饮用水中硝酸盐氮含量时线性关系良好，均为0.999 9；检出限分别为0.008 3 mg/L、0.005 7 mg/L；测定下限分别为0.033 2 mg/L、0.022 8 mg/L；相对标准偏差分别为2.42%～6.93%、0.51%～2.99%；加标回收率分别为91.4%～111.3%、93.6%～108.9%。所以，从大体上来看，2种方法测出的结果无显著性差异。但是分光光度法过程烦琐，耗时较长，试验过程中耗用氨水量较大，对环境和人体产生的危害比较大；而离子色谱法操作简便，干扰较少，准确度、精密度都较好，耗能少、耗时短，对环境较为友好，大批量做样时可节省人力、物力，在稳定性和安全上更占优势，值得推广使用。