紫外分光光度法测定水体总氮的干扰因素及优化方法

▲HUANJINGYUFAZHAN

139监测与分析碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮的方法优化代小华1󰀁，曾庆娟2（1.丰都县生态环境监测站，重庆 408200；2.丰都县疾病预防控制中心，重庆 408200）摘要：应用《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）测定水中总氮时，空白吸光度常常偏高。通过长时间的实践研究，对该方法测定总氮过程中各种影响因素进行识别，指出该方法中未提到的需注意的关键问题，并提出将方法中消解时间延长的优化建议。关键词: 过硫酸钾消解；测定；总氮；方法优化中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)07-0139-02DOI:10.16647/15-1369/X.2018.07.082Alkaline potassium persulfate digestion UV spectrophotometric method for the determination of total nitrogenDai Xiaohua 1 ，Zeng Qingjuan 2(1. Fengdu County Eco-environmental Monitoring Station, Chongqing 408200，China; 2. Fengdu County Center for Disease Control and Prevention, Chongqing 408200，China)Abstract: When the total nitrogen in water was determined by the application of Water Quality Determination of Total Nitrogen by Alkaline Persulfate Digestion UV Spectrophotometry (HJ 636-2012), the blank absorbance was often high. Through long-term practical research, the influencing factors in the determination of total nitrogen in this method were identified, the key issues that were not mentioned in this method were pointed out, and the optimization suggestions for prolonging the digestion time in the method were proposed.Keywords: Potassium persulfate digestion ;Determination ;Total nitrogen;Method optimization水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一，是水中NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮等各种形态无机和有机氮的总量。常被用来表示水体受营养物质污染的程度，此外，某些含氮化合物（如NO3-、NO2-）对人和其他生物有毒害作用。因此，准确测定水中总氮的含量，对于高效开展环境管理决策、保障水体使用功能有非常重要的作用。目前，水中总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012），在大量实践中，发现普遍存在空白值较高的现象，严重时会远远超出标准方法中规定的允许范围，从而影响测定结果的准确性，给检测工作带来不小困扰。1 方法原理 在60℃以上的水溶液中过硫酸钾按如下反应式分解,生成氢离子和氧。K2S2O8+H2O = 2KHSO4+1/2O2KHSO4 =K++HSO4-HSO4- = H++SO42-加入氢氧化钠以中和氢离子,使过硫酸钾分解完全。在120-124℃的碱性介质条件下，用过硫酸钾作氧化剂,不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。用紫外分光光光度计分别于波长220nm和275nm处测其吸光度，按A=A220-2A275计算硝酸盐氮的吸光度值，从而计算总氮的含量。2 原理探究在盐酸介质中，利用硝酸根离子在220nm波长处的吸收进行定量测定，溶液中少量的未分解的有机物在220nm处和275nm处均有吸收，而硝酸根离子在275nm处没有吸收。大量实践证明，整体上背景干扰在波长220nm处的吸光度A值是波长275nm处A（吸光度）值的2倍。用220nm的吸光度减去275nm吸光度的2倍，以校正硝酸盐氮值。 最后，利用朗伯—比尔定律（数学表达式A=lg(1/T)=Kbc），测定溶液吸光度，利用标准曲线进行换算，算出总氮含量。3 测定过程中出现的空白值过高问题 该方法要求空白试验的吸光度小于0.030，在测定水中总氮时，往往会出现空白值偏高，这是困扰总氮测定的最大问题。有时甚至出现在220nm处的吸光度大于1的现象，在分光光度分析中，比尔定律是一个有限的定律，在吸光度0.2-0.8之间浓度与吸光度才有较好的线性效果。吸光度大于1说明用该方法已经不适用了，显然是某个环节出现了问题。4 测定过程中常见影响因素及解决措施 消解量、消解温度和时间、实验用水纯度、 玻璃器皿的洁净度、碱性过硫酸钾存储时间、实验室环境、自身的操作误差等因素都会影响总氮的测定结果。标准明确规定了测定上限，要求在总氮的分析过程中应使用无氨水，使用洁净的玻璃器皿，在无氨的实验室环境中进行，规定碱性过硫酸钾的存储时间 7 天，理论上讲实验中严格按照标准要求，以上问题都能克服。5 标准中未提到的影响因素及解决措施 严格按照标准方法上的要求进行操作，大量总氮测定实践中仍然会经常出现试验中空白值较高，不满足吸光度小于0.03的要求。5.1 过硫酸钾纯度的影响及处理办法有许多研究指出，过硫酸钾本身的纯度不达标是导致总氮测定中空白值的罪魁祸首。实验中发现，许多过硫酸钾都不能保证其纯度，多数都会伴有过硫酸铵的副产物，甚至同一个厂家生产的过硫酸钾，每个批次的空白值都不一样。然而笔者发现，HJ 636-2012方法中对硫酸钾的纯度并未提出特殊要求，一般情况下满足分析纯条件即可。对于不符合要求的过硫酸钾试剂，可以通过提纯重结晶的方法，去除溶液中杂质，简单、易行、有效。将装有1000mL无氨水的烧杯置于50℃的水浴锅加热，然后逐渐加入过硫酸钾，直至不能溶解为止。然后把完全溶解的饱和溶液放在室温中自然冷却，再放进四度冰箱重结晶，重结晶一夜后，倒掉上清液然后环境与发展

。

-可编辑修改- 总氮（TN）测定方法

（过硫酸钾氧化—紫外分光光度法）

一、 实验原理

在120℃~124℃的碱性基质条件下，用过硫酸钾作氧化剂，不仅可将水样中氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。而后，用紫外分光光度法分别于波长220nm与275nm出测定其吸光度，按下式计算硝酸盐氮的吸光度，A=A220-2A275，从而算出总氮含量，其摩尔吸光度系数为1.47×103。

二、 方法适用范围

方法检测下限为0.05mg/L，测定上限为4mg/L。

三、 试剂

1. 碱性过硫酸钾溶液：40g K2S2O8+15NaOH →溶于无氨水中→稀释至1000ml定容即可。溶液放在聚乙烯瓶内，可贮存一周。

2. 1+9盐酸

3. 硝酸钾标准溶液：

（1）硝酸钾标贮备液：0.7218g以烘干4小时（105~110℃）硝酸钾溶于无氨水中，定容至1000ml，加入2ml三氯甲烷作为保护剂，可至少可稳定6个月。此溶液含硝酸盐氮100ug/ml。

（2）硝酸钾标准使用液：将贮备液稀释10倍即可。此溶液含硝酸盐氮10ug/ml。 。

-可编辑修改- 四、 实验步骤

（一）标准曲线的绘制

1．分别吸取0、0.5、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、8.00ml的硝酸钾标准使用溶液于25ml比色管中，用无氨水稀释至10ml标线。

2．加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧管塞，以防蹦出。

3．比色管置于压力蒸汽消毒器中，加热0.5h，放气使压力指针回零。然后升温至120~124℃开始计时。

4．自然冷却，开阀放气，移去外盖。取出比色管并冷却至室温。

5．加入1+9盐酸1ml，用无氨水稀释至25ml标线。

6．在紫外分光光度计上，以新鲜无氨水作参比，用10mm石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度。用校正的吸光度绘制标准曲线。

第一作者:胡雪峰,男,1968年出生,博士后,副教授。*国家自然科学基金(No.49831070)和上海市教委重点学科基金资助项目。碱性过硫酸钾氧化—紫外分光光度法测水体总氮*

胡雪峰 沈铭能　许世远(上海大学环境科学与工程系,　上海200072)　(华东师范大学地理系,　上海200062)

摘要　碱性过硫酸钾氧化—紫外分光光度法所用消化剂K2S2O8在220nm处有很强的吸收峰,在消解过程中应确保其分解完全,否则即使其只有总量1%的残余,仍足以构成对比色测定的严重干扰。NaOH溶液在220nm处也有吸光度,但加盐酸中和后即减弱。消煮液的残余碱度对比色的干扰也可以同法消除。关键词　碱性过硫酸钾　氢氧化钠　220纳米

Determinationoftotalnitrogeninwaterbyalkalinepotassiumpersulfateoxidation-UVspectrophotometricmethodHuXuefeng,etal.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,ShanghaiUniversity,Shanghai,200072Abstract:K2S2O8,whichisusedasadigestiveagentinthemethod,-pletedecompositionofitintoK2SO4shouldbeensuredbeforecolorimetricdetermination;otherwise,theremnants,evenonlyonepercentofthetotal,willseverelydisturbedtheanalysis.NaOHsolutionalsoabsorbs220nmUV-ray;however,suchdisturbanceabsorbancewillgetweakifitisneutralizedbyHCl.Thedisturbanceoftheremnantalkalineinthedigestivesolutiontocolorimetricestimationwillbeeliminatedwiththemethod.Keywords:K2S2O8　NaOH　220nmUV-ray

紫外分光光度法测定水中总氮的不确定度评定

1. 检测方法

1.1 方法依据

依据《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB/T 11894-1989）》直接测定水中的铁、锰，对水中铁、锰的测量不确定度进行评定。

1.2 方法原理

在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。

分解出来的原子态氧在120-124℃条件下，可使水样中含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐。并且在此过程中有机物同时被氧化分解。可用紫外分光光度法于波长220和275nm处，分别测出吸光度A220及A275，求出校正吸光度A。

1.3 主要仪器及实验条件

双光束紫外可见分光光度计 10mm石英比色皿 具玻璃磨口塞比色管,25mL

1.4操作流程

1.4.1样品预处理

试样制备：去实验样品(在水样采集后立即放入冰箱中或低于4℃条件下保存，但不得超过24h。水样放置时间较长时，可在1000ml水样中加入约0.5ml硫酸酸化到pH小于2，并进款测定)用氢氧化钠20g/L或硫酸溶液1+35调节pH5-9从而制得试样。如果试样中不含悬浮物按以下步第(1)骤测定。试样中含悬浮物则按第(2)步骤。

（1）用无分度吸管取10.00ml试样（cN超过100µg，可减少取样量并加去离子水稀释至10ml）置于比色管中。加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞用不塞用布及绳等方法扎紧瓶塞，以防弹出。将比色管置于医用手提蒸气灭菌器中，加热，使压力表指针到1.1-1.4kg/c㎡,此时温度达到120-124℃后开始计时。或将比色管置于家用压力锅中，加热至顶压阀吹气时开始计时。保存此温度加热半小时。冷却、开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷至室温。

（2）试样中含悬浮物时，先按(1)中步骤操作进行，然后待澄清后移取上清液到石英比色皿中测定。