探究水中总磷测定的影响因素

林素玲

（广东朴华检测技术有限公司，广东 梅州 514000）

磷是生物生长的必要元素之一，也是造成河流、湖泊、水库等水体富营养化的主要元素。总磷包括溶解的、颗粒的、无机磷和有机磷。在实际水质监测工作中，水中总磷含量的测定是重要的水质监测内容之一。通过对水中总磷的测定，能够深入了解水体的富营养化情况以及污染程度，有利于开展水生态环境保护工作。目前，国家规定的总磷测定标准是《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893－89)[1]，以过硫酸钾为氧化剂，将未经过滤的水样消解，再用钼酸铵分光光度法测定总磷，观察其消解时间、显色时间、过硫酸钾加入量等因素对总磷含量测定的影响。

1 实验原理

在中性条件下，用过硫酸钾消解试样，将所含的磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵发生反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物。

2 试剂的配制

（1）过硫酸钾，50 g/L溶液：将5 g过硫酸钾溶于水中，并稀释至100 mL。

（2）抗坏血酸，100 g/L溶液：溶解10 g 抗坏血酸于水中，并稀释至100 mL。此溶液储存在棕色试剂瓶中，在冷处可稳定几周。若不变色可长时间使用。

（3）钼酸盐溶液：溶解13 g钼酸铵于100 mL水中。溶解0.35 g酒石酸锑钾于100 mL水中，在不断搅拌下把钼酸铵溶液缓慢加入到300 mL硫酸（1+1）中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。此溶液储存在棕色试剂瓶中，在冷处可存放2个月。

（4）磷酸盐标准样品：BW30025－1000－C－50 B1912186

3 仪器设备

（1）722型分光光度计；（2）立式压力蒸汽灭菌锅

4 研究总磷测定的影响因素

4.1 消解时间对总磷测定结果的影响

消解时间对总磷测定结果影响的分析步骤为：取3种不同浓度的水样，在20 ℃的室温下，取5支50 mL的比色管准确加入适量水样，加蒸馏水至25 mL，再加入4 mL过硫酸钾，盖紧扎好比色管后放入立式压力蒸汽灭菌锅中进行消解。消解时间分别设定为10 min，20 min，25 min，30 min，35 min五个不同的时间进行消解，每次消解完成，待锅内压力降为零取出冷却,再加蒸馏水稀释定容至50 mL刻度线。然后向各管加入抗坏血酸和钼酸盐溶液各1 mL、2 mL。摇匀放置15 min后，用30 mm比色皿，在700 nm波长下，以水为参比，测定各管的吸光度，测定结果见表1。

表1 消解时间变化后的吸光度

由表1可以看出，在25 min前，样品吸光度随消解时间的增加不断升高，也就是说水中的正磷酸盐的转化效率不断升高，因此测得的总磷数值越来越准确。消解时间设置在30 min，35 min的吸光度几乎没有改变，也就是说总磷的消解时间不是越长越好，当水中的正磷酸盐转化完全后，剩余的时间都是多余的。因此，在本实验室条件下，总磷的最佳消解时间为25 min。

4.2 显色时间对总磷测定结果的影响

显色时间对总磷测定结果影响的分析步骤为：在20 ℃的室温条件下，取7支50 mL的比色管准确加入适量水样，加蒸馏水至25 mL，再加入4 mL的过硫酸钾，盖紧扎好比色管后放入立式压力蒸汽灭菌锅中消解30 min，待压力表归零后，取出，冷却后再加蒸馏水稀释定容至50 mL刻度线[2]。向各管加入抗坏血酸和钼酸盐溶液各1 mL、2 mL，摇匀后放置2 min，5 min，10 min，15 min，20 min，25 min后，用30 mm的比色皿，在700 nm波长下，以水为参比，测定各管的吸光度，测定结果见表2。

表2 显色时间变化后的吸光度

由表2可以看出，测量高、中、低浓度的三个水样，显色时间在10 min时，水样吸光度达到最高值。随着显色时间的延长，样品吸光度呈现下降趋势。因此检测样品时应保证样品在显色10 min时进行比色，保证检测结果的准确性。

4.3 过硫酸钾加入量对总磷测定结果的影响

过硫酸钾的加入量对总磷测定结果影响的分析步骤为：在20 ℃的室温下，取5支50 mL的比色管，准确加入适量水样，加蒸馏水至25 mL，分别加入1 mL，2 mL，3 mL，4 mL和5 mL的过硫酸钾溶液，盖紧扎好比色管后放入立式压力蒸汽灭菌锅中消解30 min，待压力表归零后，取出，冷却后再加蒸馏水稀释定容至50 mL刻度线[3]，再向各管加入抗坏血酸和钼酸盐溶液各1 mL、2 mL。摇匀放置15 min后，用30 mm比色皿，在700 nm波长下，以水为参比，测定各管的吸光度，测定结果见表3。

表3 不同过硫酸钾加入量的吸光度

由表3可以看出，过硫酸钾的加入量为4 mL时，样品的吸光度最大，因此在测定时过硫酸钾的加入量为4 mL时才能将样品中的所有磷转化为正磷酸盐。

5 结果验证

5.1 工作曲线

按照上述实验结论改进总磷的测定方法，绘制标准曲线。取7支50 mL比色管分别加入0、0.5、1.0、3.0、5.0、10.0、15.0 mL的2.00 mg/L磷酸盐标准溶液，加水至25 mL，并加入4 mL的过硫酸钾（2.1），置于立式压力蒸汽灭菌锅中加热消解，待压力达到1.1 kg/cm3，温度达到120 ℃时，保持25 min的消解时间后停止加热，待压力表压力归零后，取出冷却。然后用纯水稀释定容至50 mL。再向各管加入1 mL抗坏血酸溶液（2.2），摇匀。再加入2 mL钼酸盐（2.3）溶液，充分摇匀，显色10 min后，使用30 mm光程比色皿，在700 nm波长下，以水为参比，测定吸光度。扣除空白吸光度后绘制标准曲线。结果表明线性良好，线性相关系数大于0.999 9。曲线如图1所示。

图1 标准曲线图

5.2 方法检出限

按照标准曲线绘制的方法，测定7个平行空白样品，计算7次的标准偏差S，按照公式MDL=3.143×S计算方法检出限，结果见表4。

表4 方法检出限测试数据表

结论：由表4可知，用优化方法测定的总磷检出限低于标准方法检出限。

5.3 方法精密度

浓度（含量）1：取一样品加入适量的总磷标准溶液，配制7个平行样品进行测定，按照公式计算精密度，数据及结果见表5。

浓度（含量）2：取一样品加入适量的总磷标准溶液，配制7个平行样品进行测定，按照公式计算精密度，数据及结果见表5。

浓度（含量）3：取一样品加入适量的总磷标准溶液，配制7个平行样品进行测定，按照公式计算精密度，数据及结果见表5。

表5 精密度测试数据表

结论：由表5可知，用优化方法测定总磷，低中高三个不同浓度的样品测得的相对标准偏差均符合标准中相对标准偏差≤5%的要求。

5.4 方法正确度

取编号为GSB 07－3169－2014 203993的标准样品，平行测定3次，数据及结果见表6。

表6 方法正确度测试数据表

结论：由表6可知，用优化方法测定总磷，测得的标准样品数值在标准值范围内，符合标准中的相关要求。

6 结论

通过对以上实验结果分析可知，优化后的方法缩短了消解时间和显色时间，能较好地提高检测效率。钼酸盐分光法测定总磷的影响因素有很多，本文从消解时间、显色时间、过硫酸钾加入量等多方面的探究，发现优化后的分析方法能准确测定总磷含量，在实际检测工作中使用优化后的方法既能保证检测结果的准确性，又能提高检测效率。