分光光度法氨氮精密度偏性试验研究

高甲弟

(商洛水文水资源勘测中心，陕西 商洛 726000)

水环境监测分析测试机构实验室，为了确保监测数据的“五性”，即准确性、可靠性、真实性、完整性和可比性。针对所承担的监测项目逐步开展精密度偏性基础实验，进一步验证监测方法、监测人员的分析水平、分析仪器、化学试剂纯度、分析环境条件等影响因素是否受控；对该项目的空白试验、加标回收试验、国家标准物质测定的精密度、准确度、空白试验值等质量控制图的应用、测定时的影响因素及消除方法等做进一步试验研究与探讨。

1 基本概况

1.1 分析方法

HJ535-2009 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法。

1.2 实验原理

在水中氨氮是以铵离子或游离态的氨等形式存在，遇到纳氏试剂会反应生成红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，测定吸光度应选定波长420 nm处。

1.3 氨氮的测定范围

0.1～2.0 mg/L。对于超范围的样品可以适当稀释(浓缩)，调整到曲线中间浓度，予以测定。

1.4 影响因素及消除方法

水样中含有有机物、钙离子、镁离子、悬浮物、硫化物和余氯时会对测定结果产生影响，若水样中存在以上物质时应进行合理的处理，测定结果才能真实、可靠。

若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除，用淀粉-碘化钾试纸检验余氯 是否除尽。在显色时加入适量的酒石酸钾钠溶液，可消除钙镁等金属离子的干扰。若水样浑浊或有颜色时可用预蒸馏法或絮凝沉淀法处理。

1.5 仪器

50 ml比色管、7220分光光度计、20 mm比色皿、移液管、容量瓶、烧杯。

1.6 试剂纯度与材料

该实验所用试剂均为国药分析纯，应按规范要求准备实验用水，应使用经计量单位检定合格的量器和容量器皿。

1.6.1 无氨水

在无氨环境中制备，纯水器法。

1.6.2 主要试剂

纳氏试剂(HgI2-KI-NaOH)、酒石酸钾钠溶液(KNaC4H6O6·4H2O，500 g/L)、硫代硫酸钠溶液(Na2S2O3，3.5 g/L)、硫酸锌溶液(ZnSO4·7H2O，100 g/L)、氢氧化钠溶液(NaOH，250 g/L、1 mol/L)、盐酸溶液(HCl，1.18 g/mL、1 mol/L)、硼酸溶液(H3BO3，20 g/L)、淀粉-碘化钾试纸、氨氮标准贮备溶液(1 000 μg/mL)、氨氮标准工作溶液(10 μg/mL)。

1.7 人员

熟悉该国标分析方法，掌握溶液配制，了解分光光度计的使用与维护，经过岗位培训且持有国家认可委监发的《水环境监测从业证书》的分析员。

2 试验分析过程

根据《水环境监测规范》(SL219-2013)要求，须对空白、0.1 C、0.5 C、0.9 C、天然水样(自制水样)等五种样品进行连续六天的平行测定，以确定其方法空白、标准样质量是否符合规范要求，分析过程如下。

2.1 试剂配制

按照HJ535-2009 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法中的试剂配制要求进行。

2.2 样品的配制

根据GB7479-1987 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法所示，方法测定上限与校准曲线最高点浓度值相同，均是2.0 mg/L,即C=2.0 mg/L。在 50 ml比色管中加入氨氮标准工作溶液1 ml、5 ml、9 ml，分别加入超纯水至刻度线，充分混匀，配制成0.1 C、0.5 C、0.9 C、天然水样(自制水样)

2.3 标准曲线的绘制及合理性分析与样品分析

2.3.1 标准曲线的绘制与合理性分析

在 8个50 ml比色管中，依次加入氨氮标准工作溶液 0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 和 10.00 ml ，对应的氨氮含量分别为 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0 和 100 μg，稀释至50 ml。加入 1.0 ml酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂 1.0 ml，摇匀。放置 10 min后，在波长420 nm下，用20 mm比色皿，以水作参比，测量吸光度。标准曲线、空白、0.1 C、0.5 C、0.9 C、天然水样(自制水样)、标准样品、加标样品连续六天，在同环境条件下，进行样品平行测定，并记录. 从表1来看，各曲线相关系数>0.999、各曲线截距<0.005、各曲线斜率均在误差允许范围内。各次工作曲线是合理的。

2.3.2 样品分析

按照标准曲线的测定方法与步骤，每天测得各样品数据、各样品的平均值、标准差分别按照公式(1)、(2)计算详见表2。

(1)

(2)

表1 曲线合理性分析表

表2 样品检测数据统计表

3 成果评价

3.1 估算分析方法的检测限

空白批内标准偏差按照式(3)计算

(3)

式中：Swb为空白批内标准偏差；n为每批测定个数；Xij为为各批所包含的各个测定值；i为代表批；j为代表同一批内各个测定值。

采用表2中空白样品的测定值按公式(3)计算Swb=0.003 7。

因空白测定次数少于20次，因此方法检出限(MDL)用公式(4)计算：

(4)

式中：MDL为方法检出限；tf为显著水平为0.05(单侧)，自由度为f时的t值；f为批内自由度；m为批数；n为每批测定个数；Swb为空白平行测定。

按公式(4)计算MDL=0.021。

3.2 各样品精密度分析

各样品批内变异(a)按照公式(5)计算，各样品批间变异(b)按照公式(6)计算，并与F检验的临界值比较，F计算值小于F临界值为两组数据精密度无显著性差异；反之两组数据精密度存在显著差异。

(5)

(6)

从表3可以看出，6月15日到6月20日各样品测定与平行测定，所获得的两组数据精密度无显著性差异。表明分析人员操作水平、仪器与环境、化学试剂等满足国标的要求，分析质量可靠。

3.3 回收率

根据回收率公式P(%)=(c2×V2-c1×V1)/(c0×V0)×100%

(7)

式中：c0为标准溶液浓度mg/L；c1为加标前溶液浓度mg/L；c2为加标后溶液浓度mg/L；v0为加标体积ml；V1为加标前溶液体积ml；V2为加标后溶液体积ml。

表3 各样品精密度分析表

表4 各批次加标样回收率计算表

求得各批次的回收率分别按照公式(7)计算，分别101%、103%、104%、103%、102%、103%。

平均回收率按照算数平均法计算，平均回收率为103%。当回收率在95%～105%时合格，因为本次试验平均回收率为103%，平均回收率合格，表明实验室测定数据，准确度高，数据可靠(见表4)。

图1 统一样品(标样)质量控制图

3.4 合理性检查

通过绘制统一样品(标样)质量控制图见图1，将检测数据顺序点在图上：由图1实验数据都落入控制限内在标准值上下波动，则表明试验过程未失控；在中心线同一侧未出现连续7点，则表明测定数据正常；测定数据在标准值附近波动范围不大，周期性变化也未出现，表示试验过程符合要求。

4 结语

通过本次分析，得出如下结论：

(1)检出限国标值为0.025，本中心氨氮的测定纳氏试剂分光光度法检出限为0.021，小于国标方法检出限，检出限合格；今后应按检出限0.025使用。

(2)各样品精密度显著性检验合格；从表2可以得出：标准样品(统一标样)测定系统标准差0.006 19、相对误差1.94%，测定结果合格，自制水样系统标准差小于统一标样系统标准差，表明自制水样中不存在影响精密度的干扰因素。

(3)空白值的应用：本次基础实验确定氨氮纳氏试剂分光光度法测定时，空白值在-0.001～0.006 mg/L之间，是合理的，超出测定范围时，应查明原因，重新测定空白样或重新计算方法检出限。

(4)平均加标回收率为103%，符合95%～105%的要求，回收率合格，证明监测数据质量可靠。

氨氮的测定应考虑消除各种干扰因素，使得测定数据更加真实可靠。本次基础试验验证了本中心人员操作、仪器与环境、试剂及纯度均受控，即人员分析水平达到技术要求、仪器操作与维护到位、实验室环境条件符合检测要求、所用试剂纯度与空白值符合国标要求，证明了本中心质量控制到位。