堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水質總氮的影響因素研究

水體富營養化已成為當前的主要環境問題之一。水體總氮含量作為衡量水體富營養化的重要指標，已成為人們關注的焦點。長期以來,國內外通常采用凱氏定氮法測定水體中的總氮,這種方法由于試劑用量大、電耗多,而且操作手續繁瑣費時,難以滿足日常工作的需要。隨著紫外分光光度計的普及,堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法(水質總氮的測定GB11894-89)由于具有簡便、快速、設備簡單易得等優點,已被廣泛用于總氮的測定。但在運用該方法測定總氮的過程中,往往出現標準曲線線性較差,空白值偏高的現象,從而影響測定準確度,特別是較低濃度總氮的測定。出現這些問題的原因很多,主要有操作誤差、儀器問題、操作過程中的污染等偶然因素,以及試驗中所用過硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉等試劑純度,以及實驗用水、消解時間、消解溫度等系統因素。本試驗選擇不同的分析純過硫酸鉀和氫氧化鈉、不同消解時間和消解溫度作為研究對象,尋求常規試驗條件下的優化組合,并對分析純過硫酸鉀進行純化處理,以期找到一種簡便、高效、快速、準確的檢測方法,讓一般的實驗室能準確地完成水樣中總氮的測定。1材料和方法1.1材料表面1.1.1試驗研究與設備新制備的超純水,過硫酸鉀(AR級),氫氧化鈉(AR級,片狀),鹽酸(GR級),硝酸鉀(GR級),環境標準樣品總氮(國家環保總局標準樣品研究所生產,標準號GSBZ50026-94,批號203218,定值日期為2007年5月,有效期至2012年4月),臨用時割開安瓿,從安瓿中準確移取樣品10mL于250mL容量瓶中定容。稀釋后總氮濃度標準值為1.22±0.09mg·L-1。試驗完成地點為農業部農業環境質量監督檢驗測試中心(武漢),試劑及儀器均由該中心提供。實驗室環境條件符合試驗要求。1.2方法1.2.1合成氫氧化納1)不同的過硫酸鉀(K2S2O8)(表1)。在124℃,30min條件下,保證其他試驗條件相同,只改變過硫酸鉀進行試驗,每種藥品設3次重復。氫氧化鈉的編號為Y。2)不同的氫氧化鈉(NaOH)。編號X:武漢市洪山中南化工試劑有限公司,生產日期20071003;編號Y:國藥集團化學試劑有限公司,500g裝。選擇純化1次的過硫酸鉀,在與上述試驗相同消解條件(124℃,30min)下,進行試驗驗證,比較兩種不同氫氧化鈉測定結果的差異。3)消解條件的選擇。消解時間設計為:30、40、50、60min4個時間段,3次重復,消解溫度為124℃;選擇純化1次的過硫酸鉀氧化,氫氧化納的編號為Y。消解溫度:設計120℃、124℃2個溫度,3次重復,消解時間為30min,先擇純化1次的過硫酸鉀進行氧化,氫氧化納的編號為X。1.2.2相關濃度值的測定、驗證按GB11894-89方法做標準曲線,然后移取10mL總氮質控溶液,按樣品進行測定校正吸光度,扣除零濃度溶液校正吸光度后,代入標準曲線,按照濃度公式計算得到相關濃度值進行驗證。1.2.3科學篩選實驗數據(1)根據《水和廢水分析監測方法》中規定:測定的吸光度值應根據“A275/A220≤20%,越小越好”的標準進行甄選,凡是比值在20%以上的均應舍棄或者重做。并列平行實驗所得3個實驗數據,應對其進行統計分析,對偏差較大的數據進行科學有效的評價取舍。(2)進行標準曲線及質控樣濃度計算,計算方法以GB11894-89方法中的公式進行。2結果與分析2.1試劑的純度對測試值的影響2.1.1測定總氮的準確性分析表2表明,標準曲線線性由差到好依次是A、B、C;空白值A>B>C>0.03,具有極顯著性差異;質控濃度的偏離程度A>B>C,差異性不顯著。因此,C藥品優于另外兩種藥品,但是所測數據不能達到實驗室測定總氮的準確性要求。測定結果空白值仍然大于0.03,是惟一不能達到方法要求的量,應該不是過硫酸鉀引起的,而需要對其他因素進行驗證。最有可能引起空白值偏高的因素是另一試劑氫氧化鈉,因此進一步對氫氧化鈉進行驗證研究。2.1.3質控濃度、質控偏離程度從表4可以看出,所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;空白值大小具有極顯著差異(P<0.01);質控濃度差異性不顯著(P>0.05);質控偏離程度差異性不顯著(P>0.05)。氫氧化鈉Y使空白值達到0.03以下,從而證明,氫氧化鈉也是引起空白值偏大的原因之一。2.2消除條件對測試值的影響2.2.1消耗期由表5可以發現,所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;測得空白值無顯著性差異性。可以認為,延長消解時間對試驗幾乎沒有影響。2.2.2不同空白值由表6可以發現,所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;測得空白值無顯著差異(P>0.05);質控樣濃度也無顯著差異(P>0.05)?？梢哉J為,在120~124℃范圍內的消解溫度變化對試驗幾乎沒有影響。3不同標準曲線及質控偏差對測定結果的影響過硫酸鉀純度對分析結果有很大的影響,3個廠家生產的過硫酸鉀按國標規定的方法進行測試,標準曲線的r值、空白值及質控樣偏離度均有顯著差異,C號過硫酸鉀純度較好,空白值顯著降低,但仍不能滿足試驗準確性的要求。該方法的應用關鍵是過硫酸鉀的純度能否滿足試驗準確性的要求。氫氧化納純度對分析結果也有很大的影響,但在過硫酸鉀達到要求的前提下,兩種氫氧化納只有空白值具有顯著性差異,標準曲線及質控偏差都在允許范圍之內且差異性不顯著。說明氫氧化鈉的純度只是影響空白值的大小。利用過硫酸鉀溶解度隨溫度變化較大的性質,對其進行溶解重結晶純化處理,提高其純度。經過純化處理的過硫酸鉀實驗準確性顯著提高。一般純化1次就可以滿足實驗要求,不必純化2次。延長消解時間對試驗結果的影響差異不顯著。因此,可以認為30min可以達到試驗要求。120℃溫度下進行試驗,測定結果與124℃條件進行對比,測定結果不存在顯著性差異。綜上所述,GB11894-89在應用過程中經常遇到的標準曲線線性差,空白值偏大等問題均是由藥品純度所引起,可以通過選擇純度較高的藥品,或對過硫酸鉀進行純化處理,就能滿足試驗準確性要求。消解條件保證溫度在120~124℃,消解時間達到30min即可達到試驗要求。1.1.2u3000治療設備艾科浦(Aquapro)實驗室級專用超純化水機;立式壓力蒸汽滅菌鍋(YXQ-LS-50SⅡ型,溫度≤126℃),上海博迅實業有限公司醫療設備廠;UV2100型雙光束紫外可見光分光光度計,配備石英比色皿1對,北京瑞利分析儀器公司。以上實驗儀