水中總氮測定時高空白值的產生原因和控制

　　總氮是反映水質富營養化程度的一個重要指標，檢測方法主要采用國家標準《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度計法》（HJ636-2012），主要用于測定地表水、地下水、工業廢水和生活污水中的總氮。在實際檢測實踐工作中，時有高空白值現象出現，這不僅影響到檢測的準確度和精密度，還會導致測定結果出現系統誤差。為此，筆者提出在應用HJ636- 2012檢測水中總氮時，出現高空白值的可能原因，并提出有針對性的控制措施，以保證檢測結果的準確性和可靠性。 
　　1 實驗環境和實驗用水 
　　實驗環境和實驗用水符合相應要求，是避免高空白值的一個基本的前提條件。 
　　1.1 實驗環境 
　　測定總氮時，對實驗環境的要求相對較高。其一，要在無氨的環境中測定總氮；其二，不得在同一實驗室內使用能帶入氮的實驗用水和相應試劑，原因在于氮易揮發溶解于空氣之中，可能重新重新進入試樣中，致使出現偏高的檢測值。 
　　1.2 實驗用水 
　　在總氮測定時，HJ636-2012要求使用無氨水，也可使用新制備的去離子水。但是無氨水的制備過程較為復雜，其效率遠不如Milli-Q純水器制備的超純水高。空白試驗表明，同一操作者，分別用超純水、無氨水和新鮮蒸餾水配制試劑，且檢測試劑批號相同的情況下，連續測定5 d，6次/d，其吸光度值在誤差允許范圍內，可以利用系統誤差消除，均可滿足總氮的測定要求；但是，相比較而言，前兩者似乎更好，其中以超純水為首選，有條件的實驗室可以直接使用，以便達到提高工作效率和工作質量的目的。 
　　2 試劑的選擇、配制與存放 
　　除非另有說明，分析時均使用符合國家標準的分析純試劑。 
　　2.1 對過硫酸鉀要求較為嚴格 
　　對純度的要求。分析純過硫酸鉀試劑要求總氮含量在0.005%以下，但是不同廠家、不同批次的同一試劑其總氮含量往往參差不齊，甚或不能達到要求，空白實驗時其吸光度值有時超過1，對總氮的測定結果可以產生嚴重影響。因此，對采購的每一批過硫酸鉀試劑必須進行空白試驗，以便判斷總氮含量是否符合要求，以保證測定結果的準確性和可靠性。 
　　配制堿性過硫酸鉀溶液的要求。該試劑的溶解速度較慢，常在加熱的條件下溶解。但是，當加熱到60 ℃及以上溫度時，過硫酸鉀會分解產生硫酸氫鉀和原子態氧，致使試劑失效。因此，為了保證試劑的有效性，配制此溶液時要求做到：①過硫酸鉀和氫氧化鈉要分別稱取，放至室溫后方可將兩種試劑充分混合，以控制溶解氫氧化鈉時過度放熱促使過硫酸鉀分解而影響測定結果。②溶解過硫酸鉀加熱時，水的溫度要控制在60 ℃下，避免過硫酸鉀的分解，使檢測值在誤差允許范圍內。 
　　堿性過硫酸鉀溶液的存放要求。過硫酸鉀是一種氧化劑，空白試驗表明配制后儲存時間越長，其空白試驗吸光度值逐漸升高，呈長尾“S”型曲線。所以，配置好的溶液放置時間不得過長，實驗表明以3 d以內為好，HJ636-2012規定為7 d。 
　　2.2 NaOH溶液和的鹽酸濃度與加入量 
　　NaOH溶液與鹽酸的濃度和加入量也可影響到最終的測定值。文獻報道，NaOH溶液濃度在1 g/L以上時，與波長為275 nm比較，在220 nm處有較高的吸光度值，對比色的干擾很大，當濃度在0.1 g/L以下時對空白吸光度值產生較小影響，多余的堿可以通過加入（1+9）的鹽酸消除干擾；以空白超純水做對比，鹽酸濃度小于（1+9）時對空白吸光度值產生較小的影響，可以通過系統誤差消除[1]。 
　　3 玻璃器皿的洗滌 
　　在測定水中總氮時，在總氮長時間、高溫逐漸消解的過程中，附著在玻璃器皿壁上的有機物和其他物質往往難以清洗，當其混入介質時，或出現高空白值現象。實際操作中，必須先用（1+9）鹽酸浸泡玻璃器皿，之后再用超純水沖洗數次方可使用。值得注意的是，石英比色皿也要用（1+9）鹽酸沖洗干凈。 
　　4 消解溫度、壓力和時間的合理控制 
　　在波長220nm處過硫酸鉀的吸光度值較高，在濃度大于0.4 g/L時，會嚴重的干擾比色，使空白值偏高。在消解過程中，有少量的殘余就可對比色產生嚴重的干擾；過硫酸鉀能否分解完全，關鍵取決于消煮的時間和溫度[2]。 
　　4.1 消解的溫度和壓力 
　　GB11894-89中規定消解溫度應控制在120 ℃～124 ℃之間，此時鍋內壓力在1.1～1.4 kg/cm2之間，文獻[3]的報道也支持這一觀點。 
　　4.2 消解時間 
　　消解時間一般要求在30 min以上。消解溫度在120 ℃～124 ℃時，分別消化5、10、20、25、30、40 min時，由于過硫酸鉀在5～25 min未完全消解，剩余的過硫酸鉀干擾了比色，致使空白吸光度較大；30 min以后由于過硫酸鉀已經完全消解，空白吸光度趨于 
　　穩定[1]。 
　　在消解過程中，必須注重操作細節，以保證消解的溫度、壓力和時間符合國際標準要求，促使過硫酸鉀完全分解。如將滅菌鍋內的冷空氣充分排出后再關閉放氣閥恒溫消解，嚴格控制滅菌鍋的溫度和壓力分別在120 ℃～124 ℃和1.1～1.4 kg/cm2之間，自然降壓至與外界相同時才可以打開鍋蓋等等。 
　　5 紫外可見分光光度計的選擇 
　　相關文獻研究顯示，波長在220～222 nm之間時，每增加1 nm，吸光度值大約下降0.039，相對誤差為12%[4]。由于硝酸鹽氮特殊吸收紫外線的波長為220 nm，所以，當波長變化時，測定值的誤差相對較大。也正因此，建議有條件的實驗室可采用島津的UV-1700、UV-2401等雙光束紫外可見分光光度計，這可以避免因波長反復調整所造成的測量誤差，也可以對皿間誤差進行自動修正。如果沒有相應條件，建議在測定完一組樣品的同一波長后，再調整到另一波長進行測定，盡量避免因波長反復調整所致測量誤差的發生。 
　　綜上所述，在測定水中氮時必須嚴格按照國家環境保護標準的要求規范操作；遇到高空白值現象時，要通過比對空白實驗，查找產生偏離的原因，制定針對性的控制措施，避免或減少實驗誤差的產生，保證實驗結果的準確性和可靠性，為環境治理工作的開展提供科學的依據。