分光光度法测定大气降水中亚硝酸盐方法的改进

邢书才，杨 永，岳亚萍

(国家环境保护污染物计量和标准样品研究重点实验室 环境保护部标准样品研究所，北京 100029)

0 引 言

大气降水中亚硝酸盐的测定，国家标准分析方法为GB13580.7-1992《大气降水中亚硝酸盐测定N-（1-萘基）-乙二胺光度法》[1]。作为大气降水环境监测的代表性分析方法，该方法已经颁布实施了20多年。在实际应用过程中，发现该标准分析方法在校准曲线的制备、分析方法的测定范围等方面都存在一些问题，使分析方法的应用以及样品的测定质量受到影响[2-6]。对光度法测定水中亚硝酸盐的方法研究试验，以往已有相关文献报道，但主要涉及分析方法的应用测定、实验器皿的改变和方法比对方面[7-13]。对于大气监测的重要指标—大气降水亚硝酸盐测定方法的研究，目前还少有报道。本工作针对大气降水中亚硝酸盐测定分光光度法中存在的问题，进行了改进性研究，使关键性测定条件得到了改良，提高了分析方法校准曲线的精密度，重新确定了测定范围，在合理的测定范围内降低了测定下限，提高了测定灵敏度，使测定范围控制在合理的浓度区间。改进后的测定方法，不仅优化了分析测定条件，同时使测定方法的技术指标得到了显著性提高。

1 材料与方法

1.1 主要仪器和试剂

Cary 300 UV-Vis 型紫外可见分光光度计（美国安捷伦公司）；Ae-240型精密电子天平（瑞士Mettler公司）。各种规格移液管、容量瓶（德国，Brand公司）；25 mL成套具塞比色管（天津玻璃仪器厂）。

亚硝酸盐标准溶液 1（1 000 μg/mL，批号 212055-023，美国 Accu Standard 公司）；亚硝酸盐标准溶液2（1 000 mg/L，批号 178020-2 国家有色金属及电子材料分析测试中心）；亚硝酸盐标准使用液（10.00 μg/mL，2.00 μg/mL，用亚硝酸盐标准溶液1逐步稀释制成）。

水质亚硝酸盐标准样品（标准编号GSB 07-3165-2014，批号206148，环境保护部标准样品研究所）；实验室自制高纯水，电导率小于 0.05 μs/cm（25 ℃）。

对氨基苯磺酸溶液（10 g/L）：称取 0.5 g 对氨基苯磺酸，溶于35 mL（1+6）盐酸中，用纯水稀释至50 mL。盐酸 N-（1-萘基-）乙二胺溶液（1 g/L）：称取 0.1 g 盐酸 N-（1-萘基-）乙二胺，溶于 100 mL 纯水中。

1.2 实验方法

分别用原测定方法[1]和改进后的测定方法制备校准曲线，并以改进后的测定方法对实际样品进行测定，用以检验改进方法的精密度和准确度技术指标。

1.2.1 校准曲线的绘制

1）原测定方法制备校准曲线：分别加入浓度为10.00 μg/mL 的亚硝酸盐标准使用液 0 ，0.50，1.00 ，2.50 ，5.00，10.00 mL 于 25 mL 比色管中，加水至标线，各加入1.0 mL 对氨基苯磺酸溶液，摇匀，放置5 min。加入 1.0 mL 盐酸 N-（1-萘）-乙二胺溶液，加水至刻度，混匀。于波长540nm 处，以水作参比，用1 cm 比色皿，测定吸光度，绘制校准曲线。

2）改进后的测定方法制备校准曲线：分别加入浓度为 2.00 μg/mL 的亚硝酸盐标准使用液 0 ，0.50，1.00，2.00，4.00，8.00，10.00 mL 于 25 mL 比色管中，加水至约 10 mL，各加入 0.50 mL 对氨基苯磺酸溶液，摇匀，放置 5 min。加入 0.5 mL 盐酸 N-（1-萘）-乙二胺溶液，加水至刻度，混匀。于波长540 nm处，以水作参比，用1 cm 比色皿，测定吸光度，绘制校准曲线。

1.2.2 样品的测定

1）改进后方法的样品测定：取样品 10～15 mL，超低浓度样品可取20 mL（含有亚硝酸根不超过20 μg），按照改进后方法进行测定，将吸光度带入改进后的校准曲线查得亚硝酸盐含量。

2）改进后方法的精密度测定：用亚硝酸盐标准溶液2制备浓度为0.040 0 （与方法测定下限浓度相近），0.400，0.700 mg/L 3 个浓度的样品，用改进后的测定方法对样品进行平行测定，检验测定方法的精密度。

3）改进后方法的准确度测定：以水质亚硝酸盐标准样品为被测定样品，按照改进后方法进行测定，并和原测定方法进行比对实验。

2 结果与讨论

2.1 校准曲线质量及测定范围的比对

用Accu Standard公司生产的亚硝酸盐标准溶液为检测标准，分别按照1.2.1的1）～2）的方法，对所制备的校准系列进行测定，根据测定结果绘制校准曲线，如图1和图2所示。

图1 原测定方法校准曲线

图2 改进后的校准曲线

从图1可见，原测定方法绘制的校准曲线存在几个方面的问题，最明显的是测定范围问题。图1显示出整条曲线呈弯曲状，方法给出的测定范围为0.185～3.70 mg/L；其测定下限的吸光值约为 0.2，显而易见，这个测定下限不是通过测定检出限计算而得到的，而是人为设定的。再分析测定上限3.70 mg/L浓度点，从图1可以看出，在达到0.92 mg/L浓度点（图中第4个点）之前，曲线早已发生了弯曲，达到3.70 mg/L浓度点时吸光值已达到3.0以上；测定时，当吸光度＞2.0后，读数发生跳动已无法正常读取数据。按分光光度法规则，当吸光值大于0.7 时应稀释样品[14]。因此，原测定方法的校准曲线，是一条弯曲的曲线，精密度较差，不符合比尔定律，也无法达到分析校准的技术要求。

从曲线2可以看出，改进后的校准曲线，回归系数r2=0.999 6，测定范围为 0.040～0.80 mg/L。比对结果表明，改进后校准曲线的线性质量好，精密度高；有效测定范围也得到了合理性的拓宽。

2.2 检出限和测定下限的比对

依据《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》规定的计算方法[15]，以扣除空白值后与0.01吸光度相对应的浓度值作为方法的检出限，计算公式为MDL=0.01/b。由改进前后校准曲线所计算出的检出限和测定下限见表1。

从表1可见，改进后的测定方法，无论从检出限还是测定下限都比改进前降低了25%，表明在分析方法的检出限和测定下限方面，改进后的测定方法，技术指标优势明显。斜率的数据也表明，在灵敏度上，改进后的测定方法较改进前提高了30%以上。

表1 分析方法的检出限和测定下限

2.3 校准曲线标准点的设置

从原测定方法的校准曲线还可以看出，由零浓度点（0 mg/L）到第 1 个浓度点（0.185 mg/L）距离很远，也就是说，实际的测定下限不是第1个浓度点0.185 mg/L。所带来的问题是，校准曲线中浓度点的设置不合理，其结果就是将使校准曲线的质量受到影响。按照分光光度法的规则，在不考虑选择性因素条件下，对于一条校准曲线，最低浓度点应与方法的测定下限接近。因此，第1个浓度点 0.185 mg/L与测定下限相去甚远，不符合分光光度法的基本原则。同时，对于校准曲线上浓度点的设置，应该是两端密中间疏，可以提高校准曲线的质量和精密度。原测定方法在校准曲线上端浓度点的设置，不仅超出了符合比尔定律的上限，也没有对浓度点的密集问题予以考虑；同样，在校准曲线的下端，不仅没有考虑浓度点的密集问题，而且低浓度点的设置在测定下限附近都是缺失的。因此，改进后的方法在校准曲线标准点的设置上，更注重测定下限以及测定上限处密集度（见图2），用以提高校准曲线的质量和可靠性。

2.4 测定体系的体积与灵敏度

从1.2.1 的1）中可见，原方法测定体系的体积为27.0 mL，操作方式是在25 mL比色管中加入样品，然后先定容至25 mL，再加入显色剂等试剂2.0 mL，共27 mL。如果因显色剂为易生泡沫溶液或相关因素影响25 mL体积定容，可以采取这种方式。但在本测定项目中不存在这种影响，因此这种处理方式缺乏合理性。改进后的方法加入样品后，以纯水调节至10 mL左右，然后加入显色剂等试剂后用纯水定容至25 mL。改进后，不仅简化了操作，便于质量浓度的计算，也使方法的灵敏度提高8%以上。

2.5 改进方法的精密度和准确度测定

用亚硝酸盐标准溶液2制备浓度为0.040 0，0.400，0.700 mg/L 样品，以 Accu Standard 公司提供的亚硝酸盐标准溶液1为测试标准，对0.040 0 mg/L等3个浓度的样品进行6次平行测定，对改进后的测定方法进行精密度评估，测定结果见表2。同时对水质中亚硝酸盐标准样品进行测定，以检验方法的准确度，并与原测定方法进行比对，测定结果如表3所示。

表2 精密度测定结果1） mg/L

从表2可见，改进后的测试方法，精密度测定值的相对标准偏差小于3%，说明样品的测定值一致性良好，精密度测试结果符合要求。由表3可见，原测定方法的测定结果均值为0.600 mg/L，与标准值进行t检验，检验结果t实验=106.73，远远大于临界值t0.05,5=2.57，与标准值0.661 mg/L存在显著性差异。并且原测定方法的所有测定值都低于标准值的测定下限，说明原测定方法在测定准确度上无法达到技术要求。改进法准确度测定结果的均值为0.668 mg/L，经检验，t实验=2.04，小于临界值t0.05,5=2.57（95% 置信限），与标准值 0.661 mg/L 无显著性差异。表明改进后的测定方法测定准确。

表3 准确度测定结果1） mg/L

3 结束语

依照HJ 168-2010《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》的技术要求，对GB13580.7-1992《大气降水中亚硝酸盐测定N-（1-萘基）-乙二胺光度法》进行了改进。从方法学角度，对原测定方法中存在的测定范围问题，校准曲线标准点的设置问题，以及检出限和测定下限等方面的问题进行深入的讨论。改进后的测定方法，校准曲线的精密度高，在合理的测定范围内拓宽了方法的测定范围；通过对测定体系体积的改进，提高了测定灵敏度。以高、中、低不同浓度的样品进行精密度测定，相对标准偏差 RSD ＜3.0 %；以亚硝酸盐标准样品进行准确度测定，测定结果与标准值一致性良好。改进后的分析方法更加简便易于操作，适合于大气降水以及其他水体批量样品的分析测定。