紫外分光光度法測定水中總氮的方法驗證

　　一、方法概述 
　　本方法依據HJ 636—2012。在 120～124℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物的氮轉化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長 220nm 和 275nm 處，分別測定吸光度 A220 和 A275，按公式 
　　A＝A220－2A275計算校正吸光度 A，總氮（以 N 計）含量與校正吸光度 A 成正比。 
　　本方法適用于地表水、地下水、工業廢水和生活污水中總氮的測定。 
　　二、儀器和試劑 
　　1. 儀器及設備 
　　1.1紫外分光光度計DR5000、10mm石英比色皿。 
　　1.2高壓蒸汽滅菌器：最高工作壓力不低于 1.1～1.4kg/cm2；最高工作溫度不低于 120～124℃。 
　　1.3具塞磨口玻璃比色管：25ml；量筒、滴管、燒杯等 
　　1.4中速定性濾紙 
　　2. 干擾和消除 
　　2.1當碘離子含量相對于總氮含量的 2.2 倍以上，溴離子含量相對于總氮含量的 3.4 倍以上時，對測定產生干擾。 
　　2.2水樣中的六價鉻離子和三價鐵離子對測定產生干擾，可加入 5%鹽酸羥胺溶液 1～2ml消除。 
　　3.試劑和材料 
　　除非另有說明，分析時均使用符合國家標準的分析純試劑，實驗用水為無氨水（3.1） 
　　3.1無氨水：每升水中加入 0.10ml 濃硫酸蒸餾，收集餾出液于具塞玻璃容器中。也可使用新制備的去離子水。 
　　3.2氫氧化鈉（NaOH）：含氮量應小于 0.0005%。 
　　3.3過硫酸鉀（K2S2O8）：含氮量應小于 0.0005%。 
　　3.4硝酸鉀（KNO3）：在 105～110℃下烘干 2h，在干燥器中冷卻至室溫（優級純）。 
　　3.5濃鹽酸：ρ（HCl）=1.19g/ml（分析純）。 
　　3.6濃硫酸：ρ（H2SO4）=1.84g/ml（分析純）。 
　　3.7鹽酸溶液：1+9。 
　　3.8硫酸溶液：1+35。 
　　3.9氫氧化鈉溶液：ρ（NaOH）=200g/L。 
　　稱取 20.0g 氫氧化鈉（3.2）溶于少量水中，稀釋至 100ml。 
　　3.10氫氧化鈉溶液：ρ（NaOH）=20g/L。 
　　量取氫氧化鈉溶液（3.9）10.0ml，用水稀釋至 100ml。 
　　3.11堿性過硫酸鉀溶液：稱取 40.0g 過硫酸鉀（3.2）溶于 600ml 水中（可置于 50℃水浴中加熱至全部溶解）；另稱取 15.0g 氫氧化鈉（3.1）溶于 300ml 水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，混合兩種溶液定容至 1000ml，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周。 
　　3.12硝酸鉀標準貯備液：ρ（N）＝100mg/L 
　　稱取 0.7218g 硝酸鉀（3.3）溶于適量水，移至 1000ml 容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻。加入 1～2ml 三氯甲烷作為保護劑，在 0～10℃暗處保存，可穩定 6 個月。 
　　3.13硝酸鉀標準使用液：ρ（N）＝10.0mg/L 
　　量取 10.00ml 硝酸鉀標準貯備液（3.11）至 100ml 容量瓶中，用水稀釋至標線，混勻，臨用現配。 
　　4．樣的制備 
　　取適量樣品用氫氧化鈉溶液（3.10）或硫酸溶液（3.8）調節 pH 值至 5～9，待測。 
　　三、分析步驟 
　　分別量取 0.00、0.20、0.50、1.00、3.00 和 7.00ml 硝酸鉀標準使用液（6.13）于 25ml具塞磨口玻璃比色管中，其對應的總氮（以 N 計）含量分別為 0.00、2.00、5.00、10.0、30.0和 70.0μg。加水稀釋至 10.00ml，再加入 5.00ml 堿性過硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用紗布和線繩扎緊管塞，以防彈出。將比色管置于高壓蒸汽滅菌器中，加熱至頂壓閥吹氣，關閥，繼續加熱至 120℃開始計時，保持溫度在 120～124℃之間 30min。自然冷卻、開閥放氣，移去外蓋，取出比色管冷卻至室溫，按住管塞將比色管中的液體顛倒混勻 2～3 次。 
　　注 1：若比色管在消解過程中出現管口或管塞破裂，應重新取樣分析。 
　　每個比色管分別加入 1.0ml 鹽酸溶液，用水稀釋至 25ml 標線，蓋塞混勻。使用10mm 石英比色皿，在紫外分光光度計上，以水作參比，分別于波長 220nm 和 275nm 處測定吸光度。零濃度的校正吸光度 Ab、其他標準系列的校正吸光度 As 及其差值 Ar 按公式（2）、（3）和（4）進行計算。以總氮（以 N 計）含量（μg）為橫坐標，對應的 Ar 值為縱坐標，繪制校準曲線。 
　　Ab＝Ab220－2Ab275（2） 
　　As＝As220－2As275 （3） 
　　Ar＝As－Ab（4） 
　　式中： 
　　Ab ——零濃度（空白）溶液的校正吸光度； 
　　Ab220 ——零濃度（空白）溶液于波長 220nm 處的吸光度； 
　　Ab275 ——零濃度（空白）溶液于波長 275nm 處的吸光度； 
　　As ——標準溶液的校正吸光度； 
　　As220 ——標準溶液于波長 220nm 處的吸光度； 
　　As275 ——標準溶液于波長 275nm 處的吸光度； 
　　Ar ——標準溶液校正吸光度與零濃度（空白）溶液校正吸光度的差。 
　　四、數據處理及計算 
　　4.1參照公式（2）～（4）計算試樣校正吸光度和空白試驗校正吸光度差值 Ar，樣品中總的質量濃度 ρ（mg/L）按公式（5）進行計算。 
　　ρ= 
　　式中： 
　　ρ ——樣品中總氮（以 N 計）的質量濃度，mg/L； 
　　Ar ——試樣的校正吸光度與空白試驗校正吸光度的差值； 
　　a ——校準曲線的截距； 
　　b ——校準曲線的斜率； 
　　V ——試樣體積，ml； 
　　f ——稀釋倍數。 
　　4.2結果表示 
　　當測定結果小于 1.00mg/L 時，保留到小數點后兩位；大于等于 1.00mg/L 時，保留三位有效數字。 
　　五、方法檢出限和測定下限 
　　按照標準中空白試驗的方法“以 10 ml 實驗用水代替試料，采用與測定完全相同的試劑、用量和分析步驟進行平行操作”，利用高 壓蒸汽滅菌器重復消解 7 次空白，將各測定結果換算為總氮的濃度， 
　　分別計算 7 次平行測定的標準偏差，按公式（1）計算方法檢出限， 
　　MDL = t ( n ?1,0.99) × S （1） 
　　式中： MDL ——方法檢出限； 
　　n ——樣品的平行測定次數； 
　　t ——自由度為 n -1，置信度為 99%時的 t 分布（單側）； 
　　S —— n 次平行測定的標準偏差。 
　　其中，當自由度為 n -1，置信度為 99%時的 t 值為 3.143。
　　由表 1 可以看出，采用高壓蒸汽滅菌器消解的檢出限為 0.043 mg/L，故本標準規定檢出限為 0.05 mg/L；以 4 倍檢出限作為方法測定下限，因此規定本方法測定下限為 0.20 mg/L。因此本方法的檢出限完全能夠滿足評價標準的要求。 
　　六、方法精密度 
　　七、方法準確度 
　　八、質量保證和質量控制 
　　1、校準曲線的相關系數 r 應大于等于 0.999。 
　　2、每批樣品應至少做一個空白試驗，空白試驗的校正吸光度 Ab 應小于 0.030。超過該值時應檢查實驗用水、試劑（主要是氫氧化鈉和過硫酸鉀）純度、器皿和高壓蒸汽滅菌器的污染狀況。 
　　3、每批樣品應至少測定 10%的平行雙樣，樣品數量少于 10 時，應至少測定一個平行雙樣。當樣品總氮含量≤1.00mg/L 時，測定結果相對偏差應≤10%；當樣品總氮含量＞1.00mg/L時，測定結果相對偏差應≤5%。測定結果以平行雙樣的平均值報出。 
　　4、每批樣品應測定一個校準曲線中間點濃度的標準溶液，其測定結果與校準曲線該點濃度的相對誤差應≤10%。否則，需重新繪制校準曲線。 
　　5、每批樣品應至少測定 10%的加標樣品，樣品數量少于 10 時，應至少測定一個加標樣品，加標回收率應在 90%～110%之間。 
　　九、結論 
　　 采用本方法測定總氮的方法檢出限為0.05 mg/L；方法精密度為6.0%；平均加標回收率98.4%。但在操作過程中應注意：①某些含氮有機物在本標準規定的測定條件下不能完全轉化為硝酸鹽。②測定應在無氨的實驗室環境中進行，避免環境交叉污染對測定結果產生影響。③實驗所用的器皿和高壓蒸汽滅菌器等均應無氮污染。實驗中所用的玻璃器皿應用鹽酸溶液（3.7）或硫酸溶液（3.8）浸泡，用自來水沖洗后再用無氨水沖洗數次，洗凈后立即使用。高壓蒸汽滅菌器應每周清洗。④在堿性過硫酸鉀溶液配制過程中，溫度過高會導致過硫酸鉀分解失效，因此要控制水浴溫度在 60℃以下，而且應待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，再將其與過硫酸鉀溶液混合、定容。⑤使用高壓蒸汽滅菌器時，應定期檢定壓力表，并檢查橡膠密封圈密封情況，避免因漏氣而減壓。