总氮测定过程中的质量控制研究
刘清海 张衡
摘要：总氮是我国水质检测中一项重要指标，但在测定过程，检测质量通常容易受到分析仪器、试剂以及测定环境的影响，经常出现测定结果误差，在一定程度上较大影响了对水质的评估结果。因此，对总氮测定过程中的质量控制进行研究具有十分重要的现实意义，可以提升我国总氮测定的准确性与质量。
关键词：总氮；检测结果；检测质量；控制策略
中图分类号：X830.5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0127-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.076
Abstract： Total nitrogen is an important index of water quality testing in China. However， the quality of testing is affected by analytical instruments， reagents and environmental conditions during the testing process. The error of test results often occurs and the result of water quality assessment is severely affected. Therefore， The study of quality control in the determination of total nitrogen has very important practical significance in order to improve the accuracy and quality of the determination of total nitrogen in our country.
Key words： Total nitrogen； Detection results； Detection quality； Control strategy
总氮是一项衡量水体富营养化程度的指标，其主要包括两项内容：有机氮含量与无机氮含量。对总氮测定的质量控制能够保障测验结果的准确性，有助于相关部门制定富营养化治理措施，并及时解决水质富营养化的问题。
1 总氮测定方法与测定原理
文章论述过程中总氮测定实验中使用的方法是我国《水质总氮的测定》中提供的碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，这种方法是将过硫酸钾在50℃的水溶液中进行完全分解；并在120～124℃温度条件下，以碱性作为介质，利用过硫酸钾将水样检测中所有氮化合物转化成硝酸盐。这一步骤完成后，再利用紫外分光光度法检测吸光度，从而计算转换后硝酸盐的吸光度值，最后再结合吸光度值的变化曲线计算出总氮的含量；其中波长控制在220nm位置以及275nm位置上，吸光度值为A=A220-2A275[1]。
2 对空白实验值造成影响的因素
空白值能够直接对测定结果的灵敏度与精准度造成影响，而实验中使用的试剂纯度、水以及在消解中的时间、温度都会对空白值的大小造成影响。因此，可以看出，即使是实验条件相同，以超纯水或普通去离子水作为实验用水也会对空白吸光值造成影响。
而对空白值造成影响的另一项因素为消解过程的时间。在实验中，消解过程中会将过硫酸钾作为氧化剂进行使用，但过硫酸钾在波长为220nm的条件，对紫外线具有较强的吸光能力，从而导致吸光度值上升[2]。另外，消解过程中的温度对空白实验值也有一定的影响，其在很大程度上决定了空白值的大小，因此，在本文论述的实验中，温度条件为120～124℃，不同消解时间条件空白值测定的结果如表1所示。
由此可以看出，在消解时间达到50min后，过硫酸钾的吸光才处于稳定状态，甚至有所降低。而在方法中规定消解实验为30min，这样的情况下过硫酸钾并未完全实现分解，从而测定的空白实验值也存在偏差。
基于这样的情况，在总氮测定实验中，可以将实验用水替换成按流程特殊制定的无氨水，降低实验用水对空白值准确度的影响；也可以在依照实验操作要求基础上，将温度控制在120～124℃之间，但消解的时间要延长至50min以上。
3 分析仪器对测定结果造成的影响
分析仪器对测定结果产生的影响主要是由紫外分光光度计参数偏差造成的，而仪器的波长是紫外分光光度计的一项重要参数，会对分析仪器的稳定性与精准性造成直接影响[3]。在总氮标准溶液为1.4mg/L的实验条件下，将波长调制在220nm、221nm、222nm三个不同位置上对吸光度值进行检测，具体结果如2所示。
从上表可以發现，在相同实验条件下，波长每增加1nm，吸光度值的下降值为0.039，而由此造成的误差大概在12%左右。
基于这样的情况，笔者在长期实验中总结出了以下几点控制分析仪器对检测结果造成影响的策略：一是定期由专业技术人员检测实验中使用的分光光度计，并由专门的监督部门进行准确的测定，以期确保实验中波长不出现误差。二是在实验中如果需要对仪器的波长进行转换，那么需要重新校订，可以以1mg/L的总氮溶液作为实验条件，进行波长准确性检测。在一般情况下，1mg/L总氮溶液在波长为220nm的条件下，吸光度值应为0.212，可以在进行波长转换中以此作为标准进行检测。三是在对水样展开批量分析时，应在相同实验条件下，以波长作为约束条件，完成所有水样的统一波长检测后再调换波长，从而减少因波长变换造成的吸光度值误差。
4 分析试剂对测定结果造成的影响
在总氮测定实验过程中会经常使用到三种试剂：酸、碱、过硫酸钾，但过硫酸钾对测定影响较大，为此，文章只针对过硫酸钾进行讨论。在进行总氮测定实验时，对过硫酸钾有着十分严苛的要求，试剂中总氮含量以及杂质含量应控制在0.005%以下，但由于不同厂家生产工艺以及生产批次的不同，试剂在质量上的差异也比较明显，文章选择四家不同厂家在满足实验要求情况，使用过硫酸钾测定消解空白样品吸光度值的结果如图1所示。
由上图的测定结果来看，在波长270nm条件下，吸光度值会出现吸收峰值；在220nm波长条件下，处于完全吸收的状态；而在275nm以及220nm波长条件下，过硫酸钾又出现了小的吸收峰值。这表明，在实验过程中A瓶不能在实验中进行使用，而其他三瓶中过硫酸钾可以将水样中的总氮完全消解掉，但在纯度上还达不到要求，其空白实验值上呈现出了偏高的情况。由此可看出，在正常的进行实验过程中，最好将波长调制220nm与275nm。
5 结束语
综上所述，总氮测定结果是水质检测的一项重要指标，但其在检测过程中受到多种因素的影响，文章通过对总氮测定结果影响因素的分析，论述了在测定过程中控制各项因素对测定结果的影响策略。但在展开具体测定实验上，技术人员必须严格按照实验方法的操作流程、实验仪器的使用规范正确操作，以此降低人为因素对测定结果造成的影响，从而为测定结果的精准性提供双重保障。
参考文献
[1]冰畅，蔡永久，安苗， 等. 水体氮质量浓度升高对附着藻生长和元素计量特征的影响[J].生态环境学报，2016，27（8）：1376-1381.
[2]东亚，孙军伟，杨惠娟， 等. 酶抑制剂对烤烟成熟期氮代谢及烤后烟叶品质的影响[J].烟草科技，2016，22（3）：17-23.
[3]葛磊. 连续流动分析仪测水质总磷、总氮注意事项及质量控制[J].价值工程，2017，33（35）：133-134.
[4]郭姿珠. 水体中总氮测定方法的研究[D].中南大学，2008.
收稿日期：2018-04-02
作者简介：刘清海（1968-）男，大学本科，工程师，研究方向为环境监测。
摘要：总氮是我国水质检测中一项重要指标，但在测定过程，检测质量通常容易受到分析仪器、试剂以及测定环境的影响，经常出现测定结果误差，在一定程度上较大影响了对水质的评估结果。因此，对总氮测定过程中的质量控制进行研究具有十分重要的现实意义，可以提升我国总氮测定的准确性与质量。
关键词：总氮；检测结果；检测质量；控制策略
中图分类号：X830.5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0127-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.076
Abstract： Total nitrogen is an important index of water quality testing in China. However， the quality of testing is affected by analytical instruments， reagents and environmental conditions during the testing process. The error of test results often occurs and the result of water quality assessment is severely affected. Therefore， The study of quality control in the determination of total nitrogen has very important practical significance in order to improve the accuracy and quality of the determination of total nitrogen in our country.
Key words： Total nitrogen； Detection results； Detection quality； Control strategy
总氮是一项衡量水体富营养化程度的指标，其主要包括两项内容：有机氮含量与无机氮含量。对总氮测定的质量控制能够保障测验结果的准确性，有助于相关部门制定富营养化治理措施，并及时解决水质富营养化的问题。
1 总氮测定方法与测定原理
文章论述过程中总氮测定实验中使用的方法是我国《水质总氮的测定》中提供的碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，这种方法是将过硫酸钾在50℃的水溶液中进行完全分解；并在120～124℃温度条件下，以碱性作为介质，利用过硫酸钾将水样检测中所有氮化合物转化成硝酸盐。这一步骤完成后，再利用紫外分光光度法检测吸光度，从而计算转换后硝酸盐的吸光度值，最后再结合吸光度值的变化曲线计算出总氮的含量；其中波长控制在220nm位置以及275nm位置上，吸光度值为A=A220-2A275[1]。
2 对空白实验值造成影响的因素
空白值能够直接对测定结果的灵敏度与精准度造成影响，而实验中使用的试剂纯度、水以及在消解中的时间、温度都会对空白值的大小造成影响。因此，可以看出，即使是实验条件相同，以超纯水或普通去离子水作为实验用水也会对空白吸光值造成影响。
而对空白值造成影响的另一项因素为消解过程的时间。在实验中，消解过程中会将过硫酸钾作为氧化剂进行使用，但过硫酸钾在波长为220nm的条件，对紫外线具有较强的吸光能力，从而导致吸光度值上升[2]。另外，消解过程中的温度对空白实验值也有一定的影响，其在很大程度上决定了空白值的大小，因此，在本文论述的实验中，温度条件为120～124℃，不同消解时间条件空白值测定的结果如表1所示。
由此可以看出，在消解时间达到50min后，过硫酸钾的吸光才处于稳定状态，甚至有所降低。而在方法中规定消解实验为30min，这样的情况下过硫酸钾并未完全实现分解，从而测定的空白实验值也存在偏差。
基于这样的情况，在总氮测定实验中，可以将实验用水替换成按流程特殊制定的无氨水，降低实验用水对空白值准确度的影响；也可以在依照实验操作要求基础上，将温度控制在120～124℃之间，但消解的时间要延长至50min以上。
3 分析仪器对测定结果造成的影响
分析仪器对测定结果产生的影响主要是由紫外分光光度计参数偏差造成的，而仪器的波长是紫外分光光度计的一项重要参数，会对分析仪器的稳定性与精准性造成直接影响[3]。在总氮标准溶液为1.4mg/L的实验条件下，将波长调制在220nm、221nm、222nm三个不同位置上对吸光度值进行检测，具体结果如2所示。
从上表可以發现，在相同实验条件下，波长每增加1nm，吸光度值的下降值为0.039，而由此造成的误差大概在12%左右。
基于这样的情况，笔者在长期实验中总结出了以下几点控制分析仪器对检测结果造成影响的策略：一是定期由专业技术人员检测实验中使用的分光光度计，并由专门的监督部门进行准确的测定，以期确保实验中波长不出现误差。二是在实验中如果需要对仪器的波长进行转换，那么需要重新校订，可以以1mg/L的总氮溶液作为实验条件，进行波长准确性检测。在一般情况下，1mg/L总氮溶液在波长为220nm的条件下，吸光度值应为0.212，可以在进行波长转换中以此作为标准进行检测。三是在对水样展开批量分析时，应在相同实验条件下，以波长作为约束条件，完成所有水样的统一波长检测后再调换波长，从而减少因波长变换造成的吸光度值误差。
4 分析试剂对测定结果造成的影响
在总氮测定实验过程中会经常使用到三种试剂：酸、碱、过硫酸钾，但过硫酸钾对测定影响较大，为此，文章只针对过硫酸钾进行讨论。在进行总氮测定实验时，对过硫酸钾有着十分严苛的要求，试剂中总氮含量以及杂质含量应控制在0.005%以下，但由于不同厂家生产工艺以及生产批次的不同，试剂在质量上的差异也比较明显，文章选择四家不同厂家在满足实验要求情况，使用过硫酸钾测定消解空白样品吸光度值的结果如图1所示。
由上图的测定结果来看，在波长270nm条件下，吸光度值会出现吸收峰值；在220nm波长条件下，处于完全吸收的状态；而在275nm以及220nm波长条件下，过硫酸钾又出现了小的吸收峰值。这表明，在实验过程中A瓶不能在实验中进行使用，而其他三瓶中过硫酸钾可以将水样中的总氮完全消解掉，但在纯度上还达不到要求，其空白实验值上呈现出了偏高的情况。由此可看出，在正常的进行实验过程中，最好将波长调制220nm与275nm。
5 结束语
综上所述，总氮测定结果是水质检测的一项重要指标，但其在检测过程中受到多种因素的影响，文章通过对总氮测定结果影响因素的分析，论述了在测定过程中控制各项因素对测定结果的影响策略。但在展开具体测定实验上，技术人员必须严格按照实验方法的操作流程、实验仪器的使用规范正确操作，以此降低人为因素对测定结果造成的影响，从而为测定结果的精准性提供双重保障。
参考文献
[1]冰畅，蔡永久，安苗， 等. 水体氮质量浓度升高对附着藻生长和元素计量特征的影响[J].生态环境学报，2016，27（8）：1376-1381.
[2]东亚，孙军伟，杨惠娟， 等. 酶抑制剂对烤烟成熟期氮代谢及烤后烟叶品质的影响[J].烟草科技，2016，22（3）：17-23.
[3]葛磊. 连续流动分析仪测水质总磷、总氮注意事项及质量控制[J].价值工程，2017，33（35）：133-134.
[4]郭姿珠. 水体中总氮测定方法的研究[D].中南大学，2008.
收稿日期：2018-04-02
作者简介：刘清海（1968-）男，大学本科，工程师，研究方向为环境监测。
