气相分子吸收光谱法测定水样中的总氮

彭娅(重庆市清泽水质检测有限公司，重庆 401331)

0 引言

总氮是水中有机氮和无机氮化物的总称[1]，可导致水体富营养化，是衡量水体质量的重要指标之一，总氮的测定有助于评价水体被污染和自净状况[2]。随着社会经济的发展，人类生活污水和工业废水等排向自然水体，使得水体富营养化日益严重，而近年来越来越多的湖泊或水库作为饮用水源或者备用水源，因此对水体中总氮的测定就更加重要。目前水样中总氮的测定方法主要是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[3]、连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法[4]和气相分子吸收光谱法[5]，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法是在120～124 ℃条件下，采用过硫酸钾氧化水样中的含氮化合物和有机物，使其转化含有氮化合物转化为硝酸盐氮，再用紫外分光光度计在波长220 nm和275 nm条件下分别测定吸光度。此方法操作步骤繁琐，消解冷却时间长，实验用水、药品试剂等影响因素多，连续流动-盐酸萘乙二胺分光光度法是在碱性条件下，含氮化合物在107～110 ℃，紫外线照射下，被过硫酸钾氧化为硝酸盐后经镉柱还原为亚硝酸盐，在酸性介质中，亚硝酸盐与磺胺反应后与盐酸萘乙二胺偶联生成紫红色络合物，在540 nm波长下测定吸光度[4]。本文采用气相分子吸收光谱法测定水中总氮，对检出限、精密度、准确度和回收率进行测定；测定水样保存7天的总氮结果无明显变化，实验结果表明：气相分子吸收光谱法分析快速，操作简单，灵敏度和准确度高，适用于水质样品分析检测。

1 实验部分

1.1 实验原理

水样经碱性硫酸钾在线消解，将氨、铵盐、亚硝酸盐及大部分有机氮氧化成硝酸盐，三氧化钛在加热的条件下将硝酸盐转化为一氧化氮气体，在214.4 nm波长下，一氧化氮的吸光度和待测成分的吸光度符合朗伯比尔定律。

1.2 药品试剂

消解液：7 g过硫酸钾+1.9 g硼砂溶于200 mL去离子水中，溶解后加1 g氢氧化钠固体继续溶解。

氧化剂：2.5 g葡萄糖+5 g柠檬酸三钠溶于事先配好的盐酸溶液中 (V盐酸∶V水=1∶2)中。

三氯化钛盐酸溶液：1体积浓盐酸+1体积水+4体积三氯化钛。

10%氢氧化钠溶液(洗液)：取氢氧化钠4 g溶到100 mL水中。

1.3 仪器设备及工作条件

1.3.1 仪器设备

气相分子吸收光谱仪：上海北裕GMA3386。

1.3.2 工作条件

选择在线消解自动稀释的方法[线性法(零点纳入计算)]检测总氮，设置测定波长为214.4 nm(Cd)；打开加热；读数方式为峰高；延迟时间为25 s；样品泵转速为50.0 r/min；试剂泵转速为40.0 r/min；氧化剂泵转速为30.0 r/min；测量时间为20 s；设置自动进样吹扫均质时间为2 s；氮气压力0.20～0.40 MPa。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

配置总氮标准使用溶液浓度为2.00 mg/L，设置曲线点浓度依次为：0、0.100、0.200、0.400、0.800、1.000、2.000 mg/L，选择自动稀释器配置标准曲线，测定吸光度，自动拟合曲线。工作曲线线性回归方程为y=0.030 14x+0.000 18，相关系数r=0.999 8，结果表明该方法测定总氮灵敏度高，具有较好的线性相关性。

2.2 检出限

使用2.1标准曲线，按照HJ 168—2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》要求，对浓度点0.200 mg/L进行7次平行测定，测定结果如表1所示，自由度为6，置信度为99%时，t值为3.143，检测限按照MDL=t(n-1,0.99)×S计算方法总氮的检出限为0.038 mg/L，比实际检出限0.050 mg/L低，测定下限为0.153 mg/L，比实际测定下限0.200 mg/L低，满足要求。

表1 总氮的检出限和测定下限数据

2.3 精密度

分别对浓度为0.200 mg/L、1.000 mg/L和2.000 mg/L的高中低三种浓度的标准溶液进行6次平行测定，计算标准偏差和相对标准偏差，满足测定要求，数据如表2所示。

表2 总氮的精密度数据

2.4 准确度和回收率

用国家有证总氮标准物质样品浓度为0.411±0.051 mg/L和1.61±0.10 mg/L，平行测定6次，均值分别为0.412 mg/L和1.66 mg/L，测定结果均在标准样品不确定度范围内，数据如表3所示。

表3 总氮准确度数据

对水源水和污水两种类型实际水样中总氮进行平行样和加标回收率测定，水源水为某自来水厂取水点水样，污水为某污水厂处理可以直接排放的出厂水，加标回收率控制在90%～110%，满足要求，数据如表4所示。

表4 总氮回收率数据

2.5 水样保存时效性

对水源水和污水两种类型实际水样连续测定7天，计算标准偏差和相对标准偏差＜5.0%，表明在采样后7天内气相分子吸收光谱法测定总氮的结果影响不大，如表5所示。

表5 总氮时效性验证数据

3 结论

利用气相分析吸收光谱仪测定水样中总氮，结果表明：工作曲线的相关系数r＞0.999 0，重复性相对偏差＜5.0%，加标回收率在90%～110%，检出限和测定下限满足标准要求，精密度高。该方法实验过程简便，测定结果准确，水样保存时间长，毒性低，简化了样品前处理，缩短了分析时间，大大提高了检测效率。