總氮是衡量水體富營養(yǎng)化程度的關鍵指標之一,它涵蓋了水中各類含氮化合物,包括有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的總和。氮作為水生生物生長所必需的基礎營養(yǎng)元素,在自然水體中通常維持著動態(tài)平衡。然而,當農(nóng)田徑流、生活污水和工業(yè)廢水等人為源大量輸入氮素后,水體中的總氮含量急劇攀升,會直接刺激藻類和浮游植物異常增殖,成為引發(fā)湖泊“水華”與近海“赤潮”等富營養(yǎng)化災害的推手。我國已將其納入多項環(huán)保標準的核心控制項目,根據(jù)我國現(xiàn)行相關環(huán)保標準,總氮的濃度限值因水體功能與排放去向而異。對于地表水環(huán)境,依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838-2002),Ⅰ至Ⅴ類水體的總氮限值分別為0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/L,作為評價湖泊水庫營養(yǎng)化程度的重要參考指標;對于污水排放,執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)的一級A標準限值為15mg/L,一級B標準限值為20mg/L,同時部分地方標準或行業(yè)間接排放限值可能更為嚴格。準確測定水體中的總氮濃度,不僅是評價水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)與生態(tài)環(huán)境健康程度的科學依據(jù),更是預警藻類爆發(fā)風險、保障飲用水安全以及實施水污染治理工程的重要前提。
本文中使用??芌KCF-200 全自動連續(xù)流動分析儀(CFA),依據(jù)國家標準《HJ 667-2013 水質(zhì) 總氮的測定 連續(xù)流動-鹽酸萘乙二胺分光光度法》,試劑在封閉的管道中流動,具有快速、安全、準確、一致性好、自動化等優(yōu)點。
1.儀器和耗材
1.1儀器
??艭FA全自動連續(xù)流動分析儀(總氮模塊)
1.2耗材及器材
量筒
燒杯
移液槍
容量瓶
儀器管線
超聲波清洗器
20mL注射器
0.45μm水相濾膜
1.3試劑
實驗所用試劑和水,除特殊注明外,均指分析純試劑和GB/T 6682中規(guī)定的三級水。所述溶液如未指明溶劑,均系水溶液。
聚氧乙烯月桂醚溶液(Brij-35溶液,ω=30%):稱取30 g聚氧乙烯月桂醚(C58H118O24;高純級),溶于100 mL水中。
過硫酸鉀溶液(ρ=49g/L):稱取49g過硫酸鉀(K2S2O8)溶于800mL水中,稀釋至1L。該溶液室溫儲存,可穩(wěn)定1個月。
四硼酸鈉緩沖溶液:配制濃度為c(NaOH)=5mol/L的氫氧化鈉溶液:稱取200g氫氧化鈉(NaOH)溶于水中,稀釋至1L。稱取38g四硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O)溶于800mL水中,加入30mL氫氧化鈉溶液,用水稀釋至1L,混勻。該溶液室溫儲存,可穩(wěn)定1個月。
氯化銨緩沖溶液(pH=8.2):稱取50g氯化銨(NH4Cl)溶于800mL水中,用氨水調(diào)節(jié)pH至8.2,用水稀釋至1L,加入3mL Brij35溶液,混勻。該溶液在4℃下保存,每隔2~3d檢查一次pH值。
顯色試劑:量取150mL磷酸(H3PO4)溶于100mL水中,加入10g磺胺(C6H8N2O2S)和0.5g鹽酸萘乙二胺(Cl2H16Cl2N2),用水稀釋至1L,盛于棕色瓶中。該溶液在4℃下保存,可穩(wěn)定1個月。但若發(fā)現(xiàn)溶液的顏色變成粉紅色,應立即停用。
質(zhì)控樣1:批號為2032116 ;標準值為2.45mg/L(不確定度0.17mg/L,k=2)。
質(zhì)控樣2:批號為2032113;標準值為7.82mg/L(不確定度0.48mg/L,k=2)。
2.分析步驟
2.1標準曲線及檢出限測定
a) 標準曲線測試
將總氮標準溶液稀釋成10.00mg/L(以N計)的總氮母液,將母液倒入儀器自帶的50mL玻璃管中,玻璃管放入儀器樣品盤中。
建立序列,讓儀器自動稀釋一條標曲(稀釋倍數(shù)為1代表原液不稀釋),標曲點稀釋倍數(shù)分別為10、8、5、4、2、1,濃度為1.00mg/L、1.25mg/L、2.00mg/L、2.50mg/L、5.00mg/L、10.00mg/L,再加超純水為0mg/L,一共7個點。將儀器調(diào)至正常狀態(tài)后運行序列,儀器自動稀釋標曲測試結(jié)果如下表1、圖1,譜圖如下圖2。

表1 總氮校準曲線上機測試數(shù)據(jù)

圖1 總氮標準曲線

圖2 總氮標準曲線譜圖
b) 檢出限測試
將儀器調(diào)到正常狀態(tài),使用濃度為0.10mg/L的總氮溶液進樣,重復10次,測量標準偏差,3倍標準偏差即為檢出限。檢出限測試結(jié)果如下表2,檢出限為0.0024mg/L,達到國標要求0.0073mg/L。

表2 總氮檢出限測試結(jié)果
3.準確度及精密度實驗
a)質(zhì)控樣測試
每個質(zhì)控樣測試6平行,按照證書上的使用方法對兩個質(zhì)控樣進行稀釋,稀釋后的樣液倒入玻璃管中,儀器調(diào)到正常狀態(tài)進行測試。實驗結(jié)果如下表3所示。所有測試數(shù)據(jù)均在質(zhì)控要求范圍內(nèi),準確度良好,RSD均在1%以內(nèi),精密度良好。

表3 總氮質(zhì)控樣準確度及精密度測試結(jié)果(n=6)
b)加標測試
選取兩種實際水樣(飲用水、廢水)進行加標,飲用水加標兩個濃度:0.500mg/L、1.00mg/L,廢水加標兩個濃度:2.00mg/L、4.00mg/L。水樣平行測試3次,加標樣也平行測試3次,最終加標回收率以平均值計算,測試結(jié)果如下表4所示??偟訕嘶厥章蕼y試結(jié)果在90%~110%范圍內(nèi),符合國標要求。

表4 總氮實際水樣加標測試結(jié)果(n=3)
c)海水加標測試
選取2個海水樣(海水1、海水2)進行加標,海水1加標兩個濃度:0.500mg/L、1.00mg/L,海水2加標兩個濃度:2.00mg/L、4.00mg/L,海水樣平行測試3次,加標樣也平行測試3次,最終加標回收率以平均值計算,測試結(jié)果如下表5所示。總氮加標回收率測試結(jié)果在90%~110%范圍內(nèi),符合國標要求。

表5 總氮海水水樣加標測試結(jié)果(n=3)
4.注意事項
4.1 試劑過硫酸鉀的含氮量會影響分析結(jié)果,當試劑基線較水基線高 20%,校準曲線低濃度點(0.20mg/L)相對誤差大于20%時,需對過硫酸鉀進行提純。
4.2 試劑和環(huán)境的溫度會影響結(jié)果,冰箱貯存的試劑拿出后要放至室溫后才能使用,分析過程中室溫波動最好不要超過±5℃。為減小基線噪音,試劑應保持澄清,必要時試劑應過濾。
4.3 注意保護鎘柱和濾光片。系統(tǒng)清洗完畢應及時切斷鎘柱,以免空氣進入。
4.4 注意流路的清潔,每天分析完畢后所有流路需用水清洗30min。每周用清洗溶液(次氯酸鈉溶液)清洗管路30min,再用水清洗30min。用清洗溶液清洗系統(tǒng)時,應先將鎘柱流路切斷(離線),再進行清洗。
4.5 應保持透析膜濕潤,為防止透析膜破裂,可在清洗分析管路系統(tǒng)時,于每升清洗水中加 1滴 Brij35溶液。
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