紫外分光光度法測(cè)定水質(zhì)中總氮的影響因素

總氮是指水中有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮的總量，包括各種形態(tài)的無(wú)機(jī)氮（NO3-、NO2-和NH4+等）和有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等）。監(jiān)測(cè)水質(zhì)中總氮的含量有利于幫助人們對(duì)水體被污染和水體自凈情況進(jìn)行判斷。如果地表水中氮磷等物質(zhì)過(guò)多，微生物大量繁殖，浮游生物生長(zhǎng)旺盛，則會(huì)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。因此，總氮還常被用來(lái)表示水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度，紫外分光光度法主要用于地表水、水庫(kù)、湖泊、江河水中總氮的測(cè)定，在測(cè)定中要對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析，避免其對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。

1、紫外分光光度法測(cè)定總氮的原理

利用紫外分光光度法測(cè)定水體中總氮含量的方式是：當(dāng)水溶液高于60℃時(shí)，過(guò)硫酸鉀會(huì)發(fā)生分解，分解之后會(huì)產(chǎn)生氫離子與原子態(tài)氧，此時(shí)可加入氫氧化鈉中和產(chǎn)生的氫離子，保證過(guò)硫酸鉀能夠完全分解。在120℃—124℃堿性介質(zhì)條件下，放入過(guò)硫酸鉀氧化劑，對(duì)水體中的氨氮以及亞硝酸鹽氮進(jìn)行氧化，生成硝酸鹽，同時(shí)可以將其中部分有機(jī)氮化合物氧化轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。用紫外分光光度法在波長(zhǎng)為220nm和275nm處分別進(jìn)行樣品吸光度的測(cè)定，按照下式對(duì)硝酸鹽氮吸光度值進(jìn)行計(jì)算：

A=A220—2A275

從而計(jì)算水樣中總氮的含量。

其中，高于60℃條件下過(guò)硫酸鉀水溶液中反應(yīng)過(guò)程為：

H2S2O8+H2O→2KHSO4+[O]，KHSO4→K++HSO4-，HSO4-→H++SO42-

其中C0（NH2）2代表可溶有機(jī)氮化物，各種形態(tài)氮氧化反應(yīng)為：

（NH4）2S04+4NaOH+8→[O]→2NaNO3+Na2SO4+6H2O

CO→（NH2）2+2NaOH+8[O]→+2NaNO3+CO2+3H20，NaNO2+[O]→NaNO3

2、紫外分光光度法總氮測(cè)定試驗(yàn)分析

2.1儀器與試劑

首先準(zhǔn)備的設(shè)備有紫外分光光度計(jì)TU一1900；

試劑：①0.100mg/mL硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液為試劑：稱取0.7218g硝酸鉀，用105℃烘4h后溶解于水中，然后將其放置到1000mL容量的容器瓶中加無(wú)氨水稀釋到標(biāo)線；

②0.010mg/mL硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液：將貯備液按照l(shuí)0倍進(jìn)行稀釋即可；

③無(wú)氨水；

④堿性過(guò)硫酸鉀溶液：稱取40g過(guò)硫酸鉀，15g氫氧化鈉，溶于無(wú)氨水中，稀釋至1000ml，存放于聚乙烯瓶?jī)?nèi)；

⑤（1+9）鹽酸溶液

2.2測(cè)定流程

（1）在25mL比色管中取10mL作為樣本，選用氫氧化鈉或者鹽酸溶液將樣品pH值調(diào)到5～9范圍內(nèi)（2）將5mL堿性過(guò)硫酸鉀溶液放入到調(diào)好的樣品中，塞緊磨口塞并用紗布和繩子扎緊瓶口（3）將比色管放到壓力鍋中，加熱至120℃～124℃后，保持此溫度持續(xù)加熱30分鐘（4）加熱結(jié)束后，將比色管取出冷卻到室溫，待冷卻后加入lml（l+9）的鹽酸溶液，用無(wú)氨水進(jìn)行稀釋至25ml并將溶液混勻（5）吸取上清液，放到lcm石英比色皿內(nèi)后將其放置到紫外分光光度計(jì)上，以無(wú)氨水加（1+9）鹽酸溶液作為參比，監(jiān)測(cè)水樣在220nm與275nm波長(zhǎng)處吸光度。

2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別向6支25mL色管內(nèi)加入0，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00，8.00ml的0.010mg/ml硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用無(wú)氨水稀釋到10.00ml標(biāo)線。然后按照上述（2）-（5）流程進(jìn)行測(cè)定。

2.4測(cè)定結(jié)果

水樣總氮含量計(jì)算公式為：C=m/v，

其中C表示水樣中總氮濃度，單為mg/l；m表示水樣中測(cè)出含氮量，單位ug；v表示取樣體積，單位ml。

校正吸光度計(jì)算：A=A220—2A275式中，A表示校正吸光度，A220表示220nm波長(zhǎng)所測(cè)吸光度，A275表示275nm波長(zhǎng)所測(cè)吸光度。

3、紫外分光光度法總氮測(cè)定影響因素分析

3.1實(shí)驗(yàn)用水

配置堿性過(guò)硫酸鉀溶液可分別選擇蒸餾無(wú)氨水，新鮮蒸餾水，新鮮去離子水進(jìn)行，并逐個(gè)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)重復(fù)，結(jié)果如表1所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，堿性過(guò)硫酸鉀溶液用水不同，空白值吸光度值存在較大差異，可見(jiàn)，試驗(yàn)用水是影響空白值吸光度高低的關(guān)鍵性因素。

3.2過(guò)硫酸鉀

過(guò)硫酸鉀的純度對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大，所以要保證過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量，并且妥善保存，否則總氮含量過(guò)高會(huì)造成空白試驗(yàn)值偏高。

過(guò)硫酸鉀在0℃是的溶解度是17.5g/L，用重結(jié)晶的方式可以很好的精制過(guò)硫酸鉀。（1）在廣口瓶加水，40℃水浴鍋加熱，然后逐漸加入堿性過(guò)硫酸鉀，直至不能溶解為止；（2）把上述完全溶解的飽和溶液放在室溫中自然冷卻，再放進(jìn)低溫冰箱中重結(jié)晶；（3）同時(shí)另取廣口瓶準(zhǔn)備一瓶冰去離子水，重結(jié)晶結(jié)束后，倒掉上清液然后用冰好的去離子水倒入廣口瓶中清洗晶體2-4遍；（4）重復(fù)以上步驟，再次進(jìn)行重結(jié)晶，晶體清洗完成后倒掉上清液，然后放入烘箱烘干即得成品。重結(jié)晶3次之后做空白吸光度測(cè)試結(jié)果如下表：

3.3實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)測(cè)定結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定影響，如果實(shí)驗(yàn)環(huán)境過(guò)于雜亂，實(shí)驗(yàn)試劑過(guò)多則會(huì)造成交叉污染，從而影響測(cè)定結(jié)果的精確性。

3.4波長(zhǎng)定位

為避免手動(dòng)調(diào)節(jié)波長(zhǎng)紫外分光光度儀帶來(lái)的誤差，可以選擇用雙光路紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，盡量減小誤差。

3.5氨氮值

有些樣品銨態(tài)氮含量較高，會(huì)發(fā)生氨氮值大于總氮值的情況，這時(shí)候需要在實(shí)驗(yàn)時(shí)消解30min后放氣，并趁熱搖勻比色管，利用熱K2S2O8將氣相中氨氣消解轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-。

結(jié)語(yǔ)

紫外分光光度法是目前常用于測(cè)定水質(zhì)總氮的方法，結(jié)合上述研究分析，為提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以從實(shí)驗(yàn)用水，過(guò)硫酸鉀純度，同時(shí)把控好實(shí)驗(yàn)環(huán)境，波長(zhǎng)定位，氨氮值等因素，結(jié)合總氮測(cè)定原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，從而整體上保證總氮檢測(cè)的精確度。