紫外分光光度法测定水质中总氮及影响因素探讨

孔祥荣

摘要：总氮是水质富营养化的重要检测指标。紫外分光光度法是测定水质总氮最常用的方法。但是，在实践中，常出现空白值高、测量值不准等问题，而且测定值经常波动。本文详细分析了水质总氮的影响因素，同时参考《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）提出了优化方法提高测定值精度。

关键词：紫外分光光度法;总氮;影响因素

随着生活水平的提升和工业的快速发展，大量含氮废水排入水中，我们研究水中有机氮无机二氧化氮比例，水中溶解氧被生物和微生物繁殖消耗，导致水质的恶化。湖泊及水库中有丰富的氮，可以提高浮游生物繁殖力。天然水体中排放物未经处理或处理不完善的废水导致水体中有机氮无机二氧化氮的大量增加，使天然水产生富营养化，从而导致水体中浮游生物的大量增加。为有效提高总氮测量精度，本研究对紫外分光光度法分析相关因素，并提出更具体的优化方法。

一、紫外分光光度法的测定原理

在60℃以上的水溶液中，过硫酸钾可以分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中促使消解完全，分解出的原子态氧在120～124℃高压水蒸气条件下使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐。在此基础上，以无氨水做参比，采用紫外分光光度计测定220nm、275nm的吸光度，并计算吸光度值A=A220-2A275，计算总氮。

二、总氮测定实验仪器与方法

（一）仪器与试剂

紫外分光光度计设备检测（岛津 UV-2600I）、比色皿（1cm）、比色管（25mL）、立式压力蒸汽灭菌器。采用硝酸钾标准使用液10.00mg/L、盐酸溶液1+9、无氨水、氢氧化钠、过硫酸钾液等进行了实验。

（二）测定方法

（1）选择25mL比色管，取10mL样品量用氢氧化钠溶液或硫酸溶液调节pH值至5～9。（2）取碱性过硫酸钾溶液5mL加入比色管并塞紧口塞，同时用纱布三层包裹瓶口并用绳子扎紧。（3）将比色管置于立式压力蒸汽灭菌器中，温度保持在120～124℃，开始计时灭菌30min。自然冷却至60℃以下，打开立式压力蒸汽灭菌器，取出样品，常温冷却。冷却之后将比色管中液体颠倒均匀2～3次，然后加入1mL的1+9盐酸溶液，用无氨水稀释到标准25mL线，定容混匀。（4）吸取比色管上清液放入1cm紫外分光光度计比色皿中。测量波长220nm、275nm的吸光度。

（三）标准曲线

选择10.00mg/L标准使用液硝酸钾和7支25mL同样比色管。分别添加7种不同含量0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00和7.00mL于7支比色管内，并使用无氨水稀释至10.00mL。重复测定方法。

三、测定结果

总氮公式：C=m/V，C表示样品中总氮的浓度（mg/L）;m是水样的氮质量（mg）;v是采样体积（L）。计算校正吸光度：Ar=As-Ab，其中Ar是校正吸光度，吸光度波长A220为220nm，吸光度波长2A275为275nm。Ab是零浓度（空白）溶液的校正吸光度。Ab220是零浓度（空白）溶液于波长220mm处的吸光度。Ab275是零浓度（空白）溶液于波长275nm处的吸光度。As是标准溶液的校正吸光度。As220是标准溶液于波长220mm处的吸光度。As275是标准溶液于波长275nm处的吸光度。Ar是标准溶液校正吸光度与零浓度（空白）溶液校正吸光度的差。

Ab=Ab220-2Ab275 （1）

As=As220-2As275 （2）

Ar=As-Ab （3）

四、影响因素讨论

（一）环境和设备

空气中的灰尘可以与简单的有机化合物、氨水、浓盐酸等相结合。而且铵盐可以部分分解。因此，最好不要在同一实验室中使用总氮与氨氮，以避免交叉污染。检验工具应及时清洗、填充、盐酸浸泡（1+9）控干，以避免有机物等更难清洗的物质的影响，尽可能分别使用、清洗和储存器皿。不要装入含硝酸溶液的酸缸，否则样品不稳定，影响数据的准确性。

（二）实验用水

国家标准要求在整个周期分析过程中使用的实验水为无氨水，是为了避免水介质NO3一、NO2一影响实际实验值。但在实验过程中，同时要保证在空白实验中，空白吸光度值（A=A220-2A227）小于0.03，现在使用阳极离子交换树脂生产的去离子水很普遍，但通过实验使用去离子水以及无氨水的对比，使用无氨水的空白吸光值小于0.030。因此为了提高测定结果的准确度以及精密度，选择无氨水更佳。

（三）样品的制备和储存

这项实验的决定性因素是过硫酸钾，它影响了含氮量。不同的厂家不同纯度的过硫酸钾试剂对总氮测定时空白值存在差异。在碱性过硫酸钾溶液配制过程中，温度过高会导致过硫酸钾分解失效，因此要控制水浴温度在60℃以下，而且应待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后，再将其与过硫酸钾溶液混合、定容。因此，必须严格控制实验设施的选择、配制和储存。

（四）消解样品

理论上，总氮分析的结果应大于或等于总氮三氮（硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮）之和，但有时异常。过硫酸钾的消解是其原因之一。消解前，要保证比色管密封完好，放置于立式压力蒸汽灭菌器内。消解后，压力计后阀门应打开至零，高压锅内温度应降至60℃以下再打开立式压力蒸汽灭菌器，以防止压力突然变化，从而使溶液在比色管中起爆沸，甚至比色管也会爆炸。比色管要放置室温冷却。立式压力蒸汽灭菌器要定期检查橡胶密封圈情况，并且每周进行清洗。在实验中观察到，消解时间的长短也会影响结果，因此消解灭菌时间最好控制在40min以内。

五、结论/小结

紫外分光光度法测定是检测水中总氮的常用方法。测定过程中，要控制受到各种因素的影响，防止实验数据中的值不准确，结果不准确，结果不可靠。为提高测量精度，操作人员结合总氮测定原理和操作要求进行精细控制，可从环境设备、实验用水、样品制备和储存、样品消解等方面采取措施优化实验，减小实验误差。

参考文献：

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