水中总氮测定有关问题的探讨

　　总氮是指水中氨氮，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮和有机氮之和的总称，其结果反映了水体受污染和富营养化的程度，因此总氮的测定被列为水环境监测的重要指标之一。目前国内外监测总氮的方法很多，主要有消解过程的库伦法，微波消解法，过硫酸钾消解法等，测定过程的离子色谱法，比色法，紫外分光光度法和化学发光法。国标GB11894-89水中总氮的测定采用的是碱性过硫酸钾进行消解，紫外分光光度法测定的方法，环境监测人员应全面掌握这种分析方法，本文对此方法测定过程中的有关问题进行了探讨。 
　　1 总氮的测定方法比对分析 
　　总氮的监测分析一般必须有2个步骤组成，一是预处理即将水样中各种含氮化合物转化为硝酸盐，二是测定硝酸盐的量。 
　　1.1 总氮的消解方法比对分析 
　　总氮的消解方法主要有库伦法，微波消解法，过硫酸钾消解法等。库伦法主要用于测定高碳量废水中总氮，测定方法为以高活性镍-氧化铝做为催化剂，在700 ℃的裂解温度下时，将氮化合物被转化为氨进行测定，用库仑法测定总氮不仅结果准确可靠，检测速度较快，但该方法的设备较昂贵，未得到普及。微波消解法主要是在微波消解器中，温度为60 ℃时水溶液中过硫酸钾分解产生原子态氧，分解出的原子态的氧在120 ℃到124 ℃条件下，与水样中的化合物反应将含氮化合物的中氮元素转化为硝酸盐。此方法消解速度较快。过硫酸钾消解法是以过硫酸钾做氧化剂，在120～124 ℃的碱性介质条件下，将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮及大部分有机氮化合物氧化成硝酸盐。此方法为国标方法，使用较多。 
　　1.2 硝酸盐的测定方法比对分析 
　　硝酸盐的测定方法主要有离子色谱法，比色法，紫外分光光度法和化学发光法等。离子色谱法是将消解后的样品经高分子交换树脂及抑制柱，用0.05 M氢氧化钠溶液洗脱，用1.5mM探酸钠-5mM碳酸氢钠做淋洗液通过阴离子分离柱后测定的方法。该方法干扰小，专属性强，但仪器设备较昂贵。比色法主要是在消解液中加入酚二磺酸和氨水，反应后溶液呈黄色，然后于410 nm波长处比色的方法。紫外分光光度法是分别在波长220 nm与275 nm处测定溶液吸光度，然后计算出总氮的含量。化学发光法是将样品中含氮化合物转化为NO，反应产物由载气携带，进入反应室，在反应室内与来自臭氧发生器的O3气体发生反应，转化为激发态的NO2，当激发态的NO2跃迁到基态时发射出光子，所发射的光子强度由光电倍增管按特定波长进行测定的方法。 
　　2 碱性过硫酸钾-紫外分光光度法测水中总氮有关问题的探讨[6][7] 
　　碱性过硫酸钾-紫外分光光度法是国标规定的方法，此方法的原理是以过硫酸钾做氧化剂，在120～124 ℃的碱性介质条件下，将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮及有机氮化合物氧化成硝酸盐，分别于波长220 nm，275 nm处测吸光度，计算硝酸盐氮的吸光度，从而计算总氮的浓度。我们应用此方法进行了大量的实验，对测定过程中可能出现的问题提出了一些建议。 
　　2.1 实验室环境 
　　总氮的分析应在无氨的环境中进行，应避免与氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等试验项目处于同一室进行分析，以提高结果的准确度，降低环境的干扰。总氮测定所使用的试剂盒玻璃器皿应单独存放，以免影响空白值。 
　　2.2 试验用水 
　　在试验中不同的试验用水对总氮的空白值会有影响。为了控制好实验质量，找出合适的试验用水，取三种不同的试验用水1无氨水2蒸馏水3去离子水进行实验。在相同加热条件下选用同一厂家同批次过硫酸钾测定氨氮的空白值结果见表1 
　　试验结果表明无氨水和去离子水的空白测定达到要求，而蒸馏水的空白测定偏高，试验可以采用无氨水和去离子水。我们在试验中采用去离子水为试验用水。 
　　2.3 过硫酸钾试剂的选择 
　　实验用过硫酸钾试剂必须是分析纯以上的且在有效期内的试剂，一般普通分析纯的过硫酸钾总氮最高含量不超过0.005%，但从市场上购得的试剂质量存在差异，有些厂家，批次的试剂含氮量常达不到这个要求，致使空白值偏高。我们买了三个厂家的过硫酸钾试剂有两个厂家的都不到要求，在每批次的试剂使用前要先进行空白测定。建议选择有经验的实验室验证过的优级纯的过硫酸钾。另外过硫酸钾的存贮时间对于总氮的空白也有较大的影响，实验证明碱性过硫酸钾溶液贮存3天对测定结果基本无影响，随着时间的延长空白值增大，建议氧化剂的存贮时间不要超过3天。 
　　2.4 消解的温度和压力控制 
　　总氮消解所要控制的主要是温度和时间，总氮测定过程中消解时间不够或高压锅温度不够都会造成过硫酸钾消解不完全，从而造成空白值偏高。研究表明氧化压力保持在0.1 MP时即温度为120～124 ℃，氧化时间大于30 min时，均能达到较好的效果，空白值均在0.020左右。 
　　2.5 浊度的处理 
　　对于污染重的水样，氧化反应结束后，试管中会有絮状沉淀物产生，当加入1：9的盐酸，不能完全中和过量的碱和溶解沉淀，仍有颗粒物存在，导致吸光值增大，从而影响测定结果。此时应离心或抽滤后取上清液测定。 
　　3 结语 
　　水中全氮的测定是评价水质富营养化的一个重要指标。总氮的检测方法很多，各有其优缺点。GB11894-89中规定了总氮的测定方法用碱性过硫酸钾紫外分光光度法，只有熟悉和掌握该方法，才能避免可能出现的误差，提供可靠地分析数据。