趙文斌

(新疆阿克蘇水文勘測局水環(huán)境監(jiān)測分中心,新疆 阿克蘇 843000)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,作為人們重要飲用水源的地下水水質(zhì)變化受到國家的高度重視。現(xiàn)在就紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮含量做簡要分析并提出紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮含量的一些建議[1]。硝酸鹽氮(NO3-N))是水中“三氮”(硝酸鹽氮、氨氮、總氮)之一。硝酸鹽氮能夠反映水源水體受污染的程度,是水體富營養(yǎng)化的一項(xiàng)重要指標(biāo)[2]。飲用水中若含有過量的硝酸鹽將引起血液中變性血紅蛋白增加中毒,如果長期飲用硝酸鹽氮過高的地下水對人體健康會造成一定損害[3]。對于地下水中硝酸鹽的含量,國家標(biāo)準(zhǔn)中早已規(guī)定:地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( GB/T14848-1993)[4]規(guī)定Ⅰ類水硝酸鹽氮含量小于等于20 mg/L為人體健康限制值。如何對地下水中硝酸鹽氮進(jìn)行更加精準(zhǔn)的檢測是一個(gè)十分重要的問題。

對水體中硝酸鹽檢測方法很多,實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常采用的有離子色譜法、酚二磺酸法和紫外分光光度法[5]。其中,紫外分光光度法具有區(qū)別于其它方法的很多優(yōu)點(diǎn),首先,紫外分光光度法不需昂貴的儀器設(shè)備,其次,對于地下水水樣分析,紫外分光光度法操作方法簡便、使用設(shè)備少、所用試劑少、精準(zhǔn)度比較高。

1 實(shí)驗(yàn)方法、儀器設(shè)備、試劑

1.1 方法原理

1.1.1 紫外分光光度法

根據(jù)瑯勃比爾定律,硝酸根離子在220 nm波長處的吸收而定量測定硝酸鹽氮。因?yàn)楸凰崛芙獾挠袡C(jī)物在220 nm波長處有吸收,而硝酸根離子在275 nm波長處卻沒有吸收,在275 nm波長處同時(shí)測定一次含量來校正硝酸鹽氮的值。

1.2 使用試劑

硝酸鹽氨標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液C(NO3-N)=100 mg/L自配,使用萬分之一電子天平準(zhǔn)確稱取0.721 8 g分析純硝酸鉀KNO3(經(jīng)過110攝氏度烘干四小時(shí))溶于超純水,移置1 000 ml容量瓶中,預(yù)混勻,再加超純水至標(biāo)線下0.5 cm處靜置30 s,用膠頭滴管逐滴加入超純水至凹液面最低點(diǎn)與標(biāo)線相切停止,蓋上容量瓶瓶塞,上下顛倒數(shù)次充分混勻。

優(yōu)級純鹽酸溶液1 mol/L,分析純氫氧化鋁懸浮液,分析純氫氧化鈉溶液5 mol/L,分析純氨基磺酸溶液0.8%(m/v),10%分析純硫酸鋅溶液。

1.3 使用儀器設(shè)備

鑒定合格的普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的雙光束紫外可見分光光度計(jì)TU-1900型及石英比色皿1 cm、萬分之一電子天平、200 ml棕色容量瓶(A級)、1 000 ml容量瓶(A級)、50.00 ml單標(biāo)移液管(A級)、10 ml單標(biāo)移液管(A級)、10.00 ml刻度吸管(A級)、超純水儀、去離子水制備設(shè)備、50 ml具塞比色管等。

2 曲線繪制、實(shí)驗(yàn)步驟和質(zhì)量控制

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制和測繪

取8支200 mL棕色容量,加入10 ml左右超純水(防止標(biāo)準(zhǔn)溶液沉降),使用10 ml刻度吸管(A級)分別向6支200 ml棕色容量瓶中依次加入0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、6.00、10.00 ml硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液C(NO3-N)=100 mg/L,預(yù)混勻,再加超純水至標(biāo)線下0.5 cm處靜置30 s,用膠頭滴管逐滴加入超純水至凹液面最低點(diǎn)與標(biāo)線相切停止,蓋上容量瓶瓶塞,上下顛倒數(shù)次充分混勻。可以得到其相應(yīng)濃度為0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、3.00、5.00 mg/L硝酸鹽氮曲線標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

按水樣測定相同步驟取50 ml水樣于比色管中分別加入1.00 ml優(yōu)級純1 mol/L鹽酸溶液和0.1ml 0.8%(m/v)氨基磺酸溶液后置于比色管架上備用。

打開計(jì)算機(jī)和TU-1900型雙光束紫外可見分光光度計(jì)主機(jī),對儀器預(yù)熱半小時(shí)后進(jìn)行自檢和波長校正,使用1 cm石英比色皿用超純水做參比,對0.00、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、3.00、5.00 mg/L硝酸鹽氮曲線標(biāo)準(zhǔn)系列溶液分別在220 nm波長和275 nm波長處測定吸光度值[7],作濃度和吸光度曲線,得到回歸方程y =0.251 5x +0.001 76,相關(guān)系數(shù)r=0.999 95。硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)曲線(見表1和圖1)。

圖1 硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

紫外可見分光光度計(jì)每次開機(jī)需要對儀器預(yù)熱半小時(shí)以后進(jìn)行自檢和波長校正,此時(shí)儀器設(shè)備的參數(shù)將會發(fā)生些許變化,而在使用一條已有曲線測定未知樣品時(shí),將會產(chǎn)生一定的誤差。因此,建議在對地下水進(jìn)行分析檢測時(shí),每做一次樣品分析,都要做一條曲線。

2.2 紫外分光光度法測定檢出限比較

水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL84-94紫外分光光度法的檢出限最低檢出濃度為0.08 mg/L。國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB/T5750-2006.5檢出限最低檢出濃度為0.20 mg/L[8]。對于地下水這類潔凈水體的準(zhǔn)確度應(yīng)該更高,建議采用水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL84-94進(jìn)行檢測。

2.3 紫外分光光度法對實(shí)驗(yàn)用水的要求

通過紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮含量時(shí),要采用超純水機(jī)制備實(shí)驗(yàn)用水,pH值要求在7.3～7.5之間,電導(dǎo)率要求為0.15Ω,切要在曲線繪制當(dāng)天進(jìn)行制備。通過四個(gè)不同時(shí)段的四個(gè)批次制備的空白水樣做比對,并且將四個(gè)批次空白水樣放置三日后再一次測試,發(fā)現(xiàn)不同批次、不同時(shí)間的超純水空白吸光度不同。建議有條件的實(shí)驗(yàn)室對硝酸鹽氮檢測時(shí),最好使用當(dāng)日新鮮制取的超純水或者是同一批同一時(shí)間段制取的超純水[9]。詳見表2。

表2 四個(gè)批次超純水的吸光度和同一批次超純水放置3 d后測得吸光度空白對比

2.4 地下水監(jiān)測的結(jié)果計(jì)算

單光束紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以使用以下公式進(jìn)行計(jì)算:

Ar=A220-2A275

(1)

式中Ar是校正吸光度;A220nm為在波長220 nm處測得的吸光度;A275nm為在波長275 nm處測得的吸光度硝酸鹽氮含量計(jì)算公式:

C=M/V×1 000

(2)

式中:M是Ar校正吸光度測定的硝酸鹽氮含量,mg; V為水樣的取樣體積ml

2.5 地下水監(jiān)測質(zhì)量控制

實(shí)驗(yàn)室開展紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮含量檢測時(shí),通常采用現(xiàn)場平行樣品的質(zhì)量控制分析和全程序空白樣品的質(zhì)量控制分析,以及對地下水樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率的測定、室內(nèi)樣品平行測定和已知濃度的質(zhì)量控制樣品的測定,這些方法都是標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中質(zhì)量管理的重要手段。內(nèi)部控制樣品采購于水利部水環(huán)境監(jiān)測評價(jià)研究中心,批號171280,不確定度范圍在1.26±0.05 mg/L。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測得現(xiàn)場平行樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.006,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.89%;加標(biāo)樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.017,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.66%;已知濃度的質(zhì)量控制樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.008,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.65%;加標(biāo)回收率在97.0%～97.8%[10]。使用紫外分光光度法測定水中硝酸鹽氮的加標(biāo)回收率可以保證在95%～105%范圍之間,加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差完全符合規(guī)范要求。詳見表3質(zhì)量控制一覽表。

表3 質(zhì)量控制一覽表

3 結(jié)語

(1)使用紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮的含量時(shí),從事分析工作的實(shí)驗(yàn)員必須具備準(zhǔn)確定容、準(zhǔn)確稱量、準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液等檢測工作的基本技能,測得曲線相關(guān)系數(shù)應(yīng)在0.999 9以上。

(2)使用紫外分光光度法測定地下水中硝酸鹽氮時(shí),每一次檢測最好重新繪制曲線。在測定過程中,應(yīng)盡量控制所加試劑的種類和數(shù)量,避免影響測定結(jié)果。在測定過程中對實(shí)驗(yàn)用水也有較高要求,實(shí)驗(yàn)用水優(yōu)先采用新鮮制備的超純水,無新鮮水時(shí)可采用同一批同一時(shí)間段制取的超純水。

(3)實(shí)驗(yàn)過程中,對地下水分析時(shí)應(yīng)引入全程序空白、現(xiàn)場平行、加標(biāo)回收、內(nèi)控樣品等方法對樣品進(jìn)行質(zhì)量控制,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),確保每一個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。