气相分子吸收光谱法与过硫酸钾紫外分光光度法测定水中总氮的比较

摘要：采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（传统法）、气相分子吸收光谱法分别对水体中的总氮进行了测定，并对2种方法的原理、分析步骤、标准曲线以及准确度和精密度等方面进行了比较研究，通过比较，气相分子吸收光谱法消耗的试剂量小，测定范围宽，检出限低，测定快速，精密度高，自动化强，为监测人员在实际工作中提高监测效率提供参考。

关键词：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;气相分子光谱法;总氮;比较

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract：The total nitrogen in water was determined by alkaline potassium persulfate digestion Ultraviolet Spectrophotometry （traditional method） and Gas Phase Molecular Absorption spectrometry，  the principles ，analytic procedure， standard curve， accuracy and precision are compared and studied. By comparison， GPMAS has got a smaller dose，wider determination range，lower detection limit，rappidder determination ， higher precision，stronger automation. It provides a reference for the experimenters to improve the monitoring efficiency in the usual work.

Keywords： Alkaline potassium persulfate digestion ultraviolet Spectrophotometry;Gas phase molecular absorption spectrometry;Total nitrogen;Comparison

总氮，是地表水、地下水含亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机铵盐、溶解态氨及在消解条件下碱性溶液中可水解的有机氮及含有悬浮颗粒物中氮的总和。含氮量是衡量水质的重要指标之一。以每升水含氮毫克数计算。碱性过硫酸钾氧化法前处理采用高压灭菌锅进行消解， 含氮化合物被消解成硝酸根离子，分别在220nm和275nm比色，吸光度相减，费时且低浓度样品测定结果误差大，计算起来繁琐，对于未知浓度水样的处理更是麻烦。本文采用了气相分子吸收光谱法（带在线消解装置）对水中总氮进行测定[1]。此方法弥补了传统方法原理上的不足，不受水体色度、浊度影响，而且对高浓度水样， 可以通过仪器设置来自动稀释水样，减少人工操作，自动化较强。

1 方法原理

1.1 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[3]

在120～124 ℃碱性条件下，用过硫酸钾作氧化剂，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。用紫外分光光度计分别于波长 220 nm 与275 nm 处测定其吸光度，按 A=A220-2A275，计算校正吸光度A，总氮（以N计）含量与校正吸光度A成正比。

1.2 气相分子吸收光谱法原理

样品经过碱性过硫酸钾氧化消解后，含氮化合物全部转化为硝酸根，加热情况下，三氯化钛还原硝酸根离子为NO气体[2]，214.4nm波长测定，该气体的吸光度和待测成分的浓度呈线性关系，符合朗伯—比尔定律。由此得到总氮的含量。

2 主要仪器和试剂

上海北裕有限公司GMA3386气相分子吸收光谱仪，带总氮在线消解模块。UV-1700紫外分光光度计，高压蒸汽灭菌器。气相分子吸收光谱法的总氮氧化剂与消解剂均向上海北裕有限公司购买。三氯化钛溶液：三氯化钛与盐酸按3：1（V/V）。总氮标准使用液（4mg/L）：用移液枪移取4mL总氮标准溶液（500 mg/L）溶于500mL容量瓶中，用无氨水定容。碱性过硫酸钾溶液：称取40g过硫酸钾溶于600mL水中，另称取15g氢氧化钠溶于300mL水中，待氢氧化鈉溶液温度冷却至室温后，混合两种溶液定容至1000mL，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周。总氮标准使用液（10mg/L）：用移液枪移取10mL总氮标准溶液（500 mg/L）溶于500mL容量瓶中，用无氨水定容。

3 实验与分析

3.1 标准曲线的绘制与测试结果

3.1.1 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法

分别量取0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL和5.00mL总氮标准使用溶液（10mg/L）于25mL具塞磨口玻璃比色管中，其对应的总氮（以N计）含量分别为0.00μg、2.00μg、5.00μg、10.00μg、30.00μg、50.00μg。加水稀释至10.00mL，再加入5.00mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧管塞，用纱布和线绳扎紧管塞，以防弹出。将比色管置于高压蒸灭菌器中，加热至120℃开始计时，保持温度在120～124℃之间30min，冷却至室温后，每个比色管加人1.00mL盐酸溶液，用水稀释至25mL标线，盖塞混匀。用10mm比色皿在紫外分光光度计上，分别于220nm和275nm处测定吸光度，绘制校准曲线 y=0.0106x-0.0074，r=0.9995，具体结果见表1。

3.1.2 气相分子吸收光谱法

取总氮标准使用液（4mg/L）50mL，放置仪器设定好位置的进样盘上，让仪器自动稀释总氮标准使用液（4mg/L），浓度点分别为0.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.8mg/L、1.6mg/L、3.2mg/L、4.0mg/L浓度梯度，以吸光度为纵坐标，总氮浓度为横坐标绘制标准曲线y=0.0401+0.0017，r=0.9998，具体结果见表2。

3.2 检出限

按《HJ 168-2010环境监测分析方法标准值修订技术导则》中的规定[4]，用总氮质量浓度为0.20 mg/L的标准溶液为样品， 对样品用两种方法进行7 次平行测定， 求7次浓度值的标准偏差S，根据EPA的检出限定义：NDL=t（n-1.099）·S，其中：t（n-1.099）置信度为99%和自由度为n-1时的t值;N：重复测量的样品数量;S：测量水样浓度值的标准偏差。连续测量7个样品，在99%的置信区间，所以t（n-1.099）=3.143。结果如表3，气相分子吸收光谱仪测定总氮的检出限为0.018mg/L，低于碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法法中的检出限。

3.3 准确度

用环境保护部标准样品研究所的不同浓度质控样进行准确度测试，测试结果见表4。

从表4中数据可知，两种方法对不同浓度总氮标准样品测量结果均在保证值范围内，但GMA3386气相分子吸收光谱法准确度较好。

3.4 精密度

取两个不同浓度样品用两种方法连续6次平行样测定，测定结果见表5。从实验数据可知，两种方法对不同浓度总氮样品测量结果相对标准偏差均小于5%，但GMA3386气相分子吸收光谱法精密度较好。

3.5 加标回收率

用两种方法对地表水和污水进行加标回收测定，加标测定结果见表6。备注：碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法（方法1）;气相分子吸收光谱法（方法2）。

4 结论

通过两种方法的优缺点、原理、曲线测定、样品测定以及准确度和精密度的对比分析，可以看出GMA3386气相分子吸收光谱仪在实际样品分析中具有很大的优势，比传统方法灵敏度更高，精密度好，检出限低，该方法几乎无需预处理，可以直接进样分析，大大缩短了分析时间，在样品量大的情况下可以中途增加样品量，不必担心高压蒸汽灭菌器在加热过程中无法增加样品，减少了等待时间。特别是对特殊水样，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法取样量让监测人员费力，而气相分子吸收光谱法仪带有自动稀释功能。

参考文献

[1]HJ/T199-2005，水质总氮的测定气相分子吸收光谱法[S].

[2]臧平安.气相分子吸收光谱法测定水中硝酸盐氮[J].中国环境监测，1995（03）：4-6.

[3]HJ 636-2012，水質总氮的测定碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法[S].

[4]HJ168-2010，环境监测分析方法标准制修订技术导则[S].

收稿日期：2019-07-12

作者简介：李华（1988-），女，汉族，本科，工程师，研究方向为环境监测。