李平 陳華盛

（臺(tái)州市污染防治工程技術(shù)中心 浙江臺(tái)州 318000）

1 緒論

近些年來，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象屢見不鮮，嚴(yán)重影響了人類的正常生活，而湖泊、水庫等水體內(nèi)極易富營養(yǎng)化，這也是世界各國十分重視的環(huán)境問題。我們所經(jīng)常涉及的測(cè)定水中總氮的一般分析方法通常較為復(fù)雜，工作內(nèi)容等繁瑣，并且利用較長(zhǎng)的時(shí)間，不能分滿足大量水樣的有效連續(xù)監(jiān)測(cè)，并不能做到連續(xù)分析及在線監(jiān)測(cè)?？偟撬懈餍螒B(tài)的氮的集合，可以作為反映水體是否遭受污染，是否形成水體富營養(yǎng)化的因素指標(biāo)之一。在水體內(nèi)由于氮含量的增加，可以帶來水質(zhì)的惡化，尤其是在湖泊水庫等水體中，氮的增加含量，可以導(dǎo)致浮游的動(dòng)植物等大量的繁殖，致使水體內(nèi)的溶解氧量降低，進(jìn)一步的帶來水體內(nèi)的營養(yǎng)負(fù)荷，加速了湖泊、水庫水體的富營養(yǎng)化和水體質(zhì)量惡化。

一般情況下，水中總氮測(cè)定采用國標(biāo)的方法，利用堿性過硫酸鉀高溫高壓消解法對(duì)水樣預(yù)處理。這種方法存在一定的問題，比如對(duì)溫度以及壓力的掌握要求嚴(yán)格，操作的方式也比較繁瑣，消解的時(shí)間比較長(zhǎng)。另外也采用過硫酸鉀氧化使有機(jī)氮和無機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后，再以紫外法、離子色譜法或氣相分子吸收法測(cè)定[1]，預(yù)處理均需手工操作，且過程繁瑣，測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，隨著環(huán)境監(jiān)管要求的提高，水中總氮監(jiān)測(cè)的樣品量日益增加，手工法已無法滿足大批量樣品快速檢測(cè)的需求[2]。因此采用微波消解法進(jìn)行水樣的預(yù)處理，方法簡(jiǎn)便，快速，消解徹底，在較寬的線性范圍內(nèi)具有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

2 實(shí)驗(yàn)原理

近年來，微波消解這一新發(fā)展的技術(shù)逐漸的被廣泛應(yīng)用，其原理是分子物質(zhì)利用電場(chǎng)進(jìn)行了極化作用，加之這一階段下，磁場(chǎng)產(chǎn)生了交變作用，進(jìn)而帶來了變化[3]。在這一工作中，對(duì)于消解罐更能較為有效的利用，因?yàn)樵谶@一活動(dòng)中，分子會(huì)產(chǎn)生一系列的諸如擠壓、摩擦甚至是強(qiáng)烈觸碰等運(yùn)動(dòng)，會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)的壓力增加，溫度升高，進(jìn)而消解速度增大，因此，利用高強(qiáng)度的材料物質(zhì)，會(huì)避免產(chǎn)生危險(xiǎn)性問題[4]。

一般，我們利用分光光度法時(shí)，主要是先得到一定的波長(zhǎng)后，通過試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)樣品進(jìn)行定性或定量的測(cè)定，結(jié)果也表明，試驗(yàn)期間所地的溶液的光吸收度和濃度、波長(zhǎng)以及溶液膜厚薄程度相關(guān)。在這一過程中，首先得到系列濃度的曲線程度，在不同試驗(yàn)的條件下取色，測(cè)定吸光度，再以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中橫坐標(biāo)為溶液含量，縱坐標(biāo)為吸光度，將得到的待測(cè)溶液的含量吸光度對(duì)應(yīng)出，即得到了相應(yīng)的含量，這便是利用曲線得到的相應(yīng)濃度值。

3 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

本試驗(yàn)所采用的試劑除個(gè)別外均為分析純；所用水為多次蒸餾水。

可見紫外分光光度計(jì)：UV2300型，上海菁華有限公司；Milestone型微波消解裝置；聚四氟乙烯消解罐；氫氧化鈉（分析純,科密歐試劑，德州潤昕實(shí)驗(yàn)儀器）；FIA-3110型流動(dòng)注射分析處理儀:北京吉天儀器有限公司;WP800型微波爐:格蘭仕電器有限公司。

堿性過硫酸鉀溶液：利用天平量取4.0g的進(jìn)口過硫酸鉀和適量的氫氧化鈉，在適當(dāng)?shù)恼麴s水溶解后，稀釋至100mL。

硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液［p(N)=1.00g/L］：將硝酸鉀(優(yōu)級(jí)純)在(105±5)℃條件下，通過干燥箱干燥后，量取7.22g在水中溶解，并至于1000mL容量瓶中，加水稀釋至標(biāo)線，混勻(該溶液在4℃下避光保存，至少可穩(wěn)定6個(gè)月)。

氮標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取0.722g硝酸鉀(在110℃～120℃）的條件下于干燥箱內(nèi)進(jìn)行4h左右的干燥，并溶于蒸餾水中,定容,此時(shí)放適量的三氯甲烷保護(hù)劑,此溶液含氮為100μg/mL。

在使用中時(shí)，可自行稀釋氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。

還原劑:取 2.0gH4Cl2O2Sn，溶于 HCl中,再加 40mL 丙三醇,溶解后，轉(zhuǎn)移至100mL,加一粒錫，保存。

顯色劑1：稱取6.0gH8MoN2O4與水相溶,加適量濃H2SO4,稀釋至500mL刻度。

載流1：二次蒸餾水。

顯色劑2：取0.18g對(duì)氨基苯磺酰胺，適量硫酸氫鈉、0.03g萘胺磺酸,溶于水中,稀釋至100mL。

載流2：稱取35g氯化銨、3g酒石酸鉀鈉溶于適量水中,稀釋至1 000mL。

4 實(shí)驗(yàn)步驟

4.1 水樣預(yù)處理

將待測(cè)的水樣、堿性過硫酸鉀溶液一同和設(shè)備連接,開啟流動(dòng)注射儀設(shè)備,保持泵在轉(zhuǎn)動(dòng)作業(yè)中,此時(shí)將水樣和堿性過硫酸鉀溶液(流量均為0.45mL/min)混合置于適當(dāng)長(zhǎng)度的消解管（微波爐內(nèi)）中,調(diào)節(jié)微波爐的功率，將其保持在中低檔左右進(jìn)行加熱,經(jīng)過消解的水樣進(jìn)入比色管并脫氣測(cè)定。

4.2 總氮的測(cè)定

將載流2、顯色劑2和預(yù)處理的水樣同流路進(jìn)行連接,啟動(dòng)注射儀設(shè)備,使得泵在作業(yè)狀態(tài),將水樣置于200μL的采樣環(huán)下,這時(shí)，管理閥將會(huì)自行操作換樣,水樣在載流(流量為1.0mL/min)的載入下,流過還原（銅-鎘柱）后,和顯色劑2(流量為0.5mL/min)聚集于反應(yīng)管路中,并以蒸餾水更換水樣注入，并作為參比液,最后，設(shè)備會(huì)在520nm波長(zhǎng)處進(jìn)行測(cè)定，得到吸光度。

5 工作曲線及檢出限

在特定的試驗(yàn)條件下，利用微波消解測(cè)定總氮，其具體的工作曲線及檢出限如表1。

表1 工作曲線及檢出限

6 試驗(yàn)的精密度、準(zhǔn)確度

選用4個(gè)樣品進(jìn)行消解和測(cè)定，每個(gè)樣品平行測(cè)定5次，測(cè)得5次試驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.77%、1.63%和2.41%，說明本方法儀器測(cè)定的精密度比較好。

7 試驗(yàn)結(jié)果

分別取自湖泊水、水庫水以及化工廠附近水域，經(jīng)過一定的過濾處理后，對(duì)水樣進(jìn)行微波消解的方法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定的結(jié)果情況如表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于水樣3污廢水根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL219-2013）中地表水監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度規(guī)定，樣品含量范圍＞1.0mg/L的，其允許加標(biāo)回收率為95%～105%。

8 結(jié)語

采用微波消解的方法測(cè)定湖泊、水庫水、化工水的總氮，具有檢測(cè)速度快，操作簡(jiǎn)便，檢出限低，精密度好等諸多特點(diǎn)，通過流動(dòng)分析儀單元模塊(紫外消解等)的優(yōu)化處理，能夠試驗(yàn)對(duì)于水樣的一個(gè)預(yù)處理的過程，同時(shí)排除了大量其他性的干擾，對(duì)于處理的過程利于簡(jiǎn)化，具有省時(shí)省力的熱點(diǎn)，適用于大批量樣品的快速連續(xù)測(cè)定。

8.1 利用微波消解-流動(dòng)注射分光光度法測(cè)定水中總氮。主要是通過在堿性過硫酸鉀溶液等一系列的試驗(yàn)條件下,總氮的最低檢出限為0.04mg/L,線性范圍分別為0.040 mg/L～3.50mg/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也同樣的滿足了試驗(yàn)的要求。

8.2 利用這種方法測(cè)定湖泊水、水庫水以及化工廠水等水樣時(shí)，其實(shí)驗(yàn)室值分別為1.751mg/L、2.110mg/L、6.881mg/L，加標(biāo)回收率分別為98.20%、99.10%和96.30%，根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL219-2013）中地表水監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度規(guī)定，判定結(jié)果均合格，得到了較為滿意的結(jié)果。

[1]林培喜,安曉春.微波消解聯(lián)合測(cè)定水中總磷總氮.中國給水排水,2004,20(3):95-97.

[2]國家環(huán)境保護(hù)總局水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)，水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法:第4版［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:254.

[3]都欣,向德余.淺談水和廢水中總氮的測(cè)定方法[J].科學(xué)之友,2011(6):242-244.

[4]蘇芩,張海濤,王慶霞,等.微波聯(lián)合消解流動(dòng)注射光度法測(cè)定水中總氮和總磷[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2007,19(I):25-27.