水中總氮測定的幾個常見問題探討

　　0前言 
　　總氮是指水中各種形態的無機和有機氮，當水中總氮的含量增加，生物與微生物就會隨之大量繁殖，尤其是浮游植物繁殖旺盛，出現富營養化，導致水體中溶解氧下降，使水體質量惡化，嚴重影響人們的生產生活。因此，總氮是衡量水體質量的重要指標之一。 
　　分析水質中總氮的常用分析方法是過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，即GB11894-89。此方法操作簡單，試劑用量少，且試劑容易買到。因此，該方法是運用于分析水質中總氮的最為廣泛的一種方法。但是，由于該實驗對實驗室環境、實驗用水、試劑（尤其是過流酸鉀）、儀器、玻璃器皿等的要求比較嚴格，或者可以說是比較苛刻，任何一個環節出現偏差就會影響到監測結果。因此，針對其實驗過程出現的問題找出相應的解決方法是對分析總氮具有一定的參考價值的。 
　　1實驗部分 
　　1.1主要儀器和試劑 
　　1）儀器。消解裝置（廠家：韶關市泰宏醫療器械有限公司；型號XJ-IV。此消解裝置與高壓鍋消解效果等同，筆者已經做過實驗比對）；紫外可見分光光度計（廠家：HACH Company；型號DR4000U）。 
　　2）試劑。超純水：用一次蒸餾水制備；（1+9）鹽酸；堿性過硫酸鉀：稱取40g的過硫酸鉀，溶于超純水中，稀釋至1000ml。如果有條件，試劑盡量使用優級純，空白值可以控制在較低水平。硝酸鉀標準貯備液：稱取0.7218g經105~110℃烘干4h的優級純硝酸鉀溶于超純水中，移至1000ml容量瓶，定容。此溶液每毫升含100ug硝酸氮。硝酸鉀標準使用液：將貯備液用超純水稀釋10倍而得。此溶液每毫升含10ug硝酸氮。 
　　1.2注意事項和實驗室條件的控制 
　　1）玻璃具塞比色管的密合性良好。消解過程中，要確保其比色管或消解管的密閉性良好，以免消解過程中部分樣品溢出，造成實驗結果偏低。消解好以后要小心取出，并自然冷卻，以免比色管塞蹦出。 
　　2）玻璃器皿的、可用10%鹽酸浸洗，用蒸餾水沖洗后再用無氨水或超純水沖洗。 
　　3）定期校核消解裝置的溫度，使顯示的溫度與實際溫度一致，保證消解溫度達到120~124℃以上。 
　　4）消解后的水樣如果出現沉淀，可取上清液進行比色。 
　　5）分析總氮時，不能再有氨水的環境下進行，以免整個實驗過程都受到污染。 
　　1.3校準曲線繪制 
　　1）分別吸取0，0.5、1.00、2.00、3.00、4.00、600、8.00硝酸鉀標準使用液于25ml比色管中，用超純水稀釋至10ml標線。 
　　2）加入5ml堿性過硫酸鉀溶液，搖勻。擰緊消解管蓋子，最好再用紗布和紗繩扎緊，以防迸濺出。 
　　3）將消解管至于消解儀中，待溫度達到124℃時開始計時，消解40min。 
　　4）取出自然冷卻至室溫，加入（1+9）鹽酸1ml，用超純水稀釋至25ml標線，比色。用校準的吸光度繪制校準曲線。 
　　1.4樣品測定 
　　取10ml樣品或適量。按校準曲線繪制的步驟2）至4）操作。 
　　2問題的提出及解決方法 
　　長期的實驗經驗表明，做到標準中的幾點質控，往往很難達到理想的實驗結果，針對分析樣品過程中所遇到的常見的幾個問題，下面主要從實驗用水、試劑、儀器等方面進行分析。 
　　2.1實驗用水 
　　實驗用水是本實驗的空白值的影響因素之一，一般新制的去離子水或無氨水能夠有效控制空白值在較低水平。本實驗室使用的是超純水，并對超純水的空白值進行測定，每個空白值平行測定三次。
　　新制的超純水的空白值最低，放置時間越久，空白值越高。當然，影響水質量的因素很難控制，例如實驗室室內環境，久置在實驗室室內的實驗用水就會受到不同程度的污染。因此，為了保證實驗空白的理想值，最好是用新制的實驗用水，最好即用即制。 
　　2.2過硫酸鉀 
　　2.2.1過硫酸鉀的提純 
　　過硫酸鉀是分析總氮的主要試劑之一，總氮分析實驗的成敗與過硫酸鉀的純度有著一定的關系，在分析之前，一定要確保所用的過硫酸鉀是符合實驗要求的，能否保證實驗結果的準確性。所以，在每一批過硫酸鉀買回來時，就要先檢驗它是否合格。如果檢測出來的該過硫酸鉀所測出來的空白值過高，就要選另一批的過硫酸鉀或者對該瓶過硫酸鉀進行提純處理以減低其對空白值的影響。 
　　過硫酸鉀的提純處理（此過程一定要在無氮污染的環境下進行）：稱取一定量的過硫酸鉀置于燒杯中，溶于溫水（一定要確保水的溫度不能超過60℃，否則過硫酸鉀將分解而失效），配制成飽和的過硫酸鉀溶液，然后冷卻（為了更快的析出過硫酸鉀晶體，可以放在冰箱中冷卻），待充分冷卻后，將燒杯中過硫酸鉀晶體上面的水倒掉，然后再燒杯口裹著一層定性濾紙或紗布，讓其在冰箱（保證冰箱中沒有受到氮污染）中揮發掉多余的水分，待水分全部揮發，過硫酸鉀成粉末狀（切忌一定不能放烘箱烘干，即使要烘干其溫度也不能超過60℃），即可裝入試劑瓶中密封好，待用。此過程可以重復，可以將過硫酸鉀進一步提純。為了檢驗提純后的過硫酸鉀是否符合實驗要求，對提純與未提存的過硫酸鉀A（同一瓶過硫酸鉀，分為兩份，一份用來進行提純處理）所測得的總氮空白值的比較。同時對另一廠家的過硫酸鉀B也進行了總氮空白值的測定。 
　　提純過后的過硫酸鉀所測得的空白值明顯比未提純的低，其空白值基本上能控制在0.04以下，基本都能達到實驗的要求。而未提純的吸光度基本都在0.5以上，根本沒法滿足實驗要求。因此，由此可以得出，總氮的空白值與過硫酸鉀的純度有很大的關系。另外，還可以看出，不同廠家的過硫酸鉀其總氮的空白值也有一定的差異。所以在使用每一批次的過硫酸鉀分析總氮之前，應先檢驗其空白值是否能到達實驗的要求，如果不滿足，則應進行相應的處理。 
　　2.2.2可行性分析 
　　提純的過硫酸鉀分析總氮的空白值得到了一定的控制，能得到比較理想的空白值，為了檢驗用提純過后的過硫酸鉀分析總氮所測得的結果是否準確，分別用提純與為提純的過硫酸鉀A進行了曲線校正和標準樣品的測定。
　　用提純的過硫酸鉀繪制總氮校準曲線能達到要求，線性相關系數大于0.999。而用未提純的繪制的曲線根本就不能達到實驗的要求，相關性很差，線性相關系數遠遠達不到0.999。 
　　為了驗證提純后的過硫酸鉀所測的樣品的準確度和精密度，對有證標準樣品（來源：國家環境保護部標準樣品研究所）和自配標準樣品（6.00mg/L）進行了測定。 
　　自配標準樣品都在誤差范圍內，自配樣品的平均濃度為5.91，其相對誤差在0.7~2.8%之間，有較好的可比性。帶證標樣的測定值也在真值范圍之內。準確度和精密度都較好，能夠達到總氮監測分析的實驗要求，結果令人滿意。 
　　由此得出，提純過后的過硫酸鉀能夠滿足實驗要求，且精密度和準確度都較好。可用于樣品分析。 
　　2.3儀器預熱的時間 
　　有相關研究表明，預熱時間長短與的曲線相關性系數有一定的關系，預熱時間越長，儀器越穩定，其相關系數越理想。筆者本人也對這方面做了相關的實驗，下面是對空白以及2個濃度的樣品進行2個平行、分4個時間段測定。 
　　三個樣品的吸光度在40min的時候基本趨于穩定，與在50min時測定的吸光度無明顯差別。因此，本實驗室的紫外分光光度計的預熱時間為40min分鐘時趨于穩定，可以開始測定樣品。 
　　綜上所述，不同廠家的紫外分光光度計，其開機后穩定的時間也不同，根據自己本實驗室的儀器的要求及經驗積累，選擇最佳的預熱時間，以達到最佳的實驗效果。 
　　3小結 
　　1）實驗用水的選擇：無氨水、去離子水或超純水都能滿足實驗要求。但是要用新制的實驗用水，最好是即用即制，這樣能將總氮的空白值控制在較低水平。 
　　2）過硫酸鉀是影響整個實驗的重要的因素之一，剛買回來的過硫酸鉀要進行總氮空白值的測定，如果空白值過高，可進行提純，可使空白值降低而達到實驗的要求。 
　　3）儀器的預熱時間是分析人員比較容易忽視的一個因素，實驗分析人員可根據自己本實驗室的儀器選擇最佳的預熱時間。本實驗的紫外分光光度計的預熱時間在40min時基本趨于穩定，可以開時測定樣品。