流动注射分光光度法测定总氮以及利用测总氮通道来测定凯氏氮

孙青萍
(国家城市供水水质监测网杭州监测站 杭州 310004)

　　摘　要：本文就仪器化检测总氮和凯氏氮进行了一系列的探索和研究。提出了—种用流动注射分光光度法测定水体中总氮和凯式氮的方法。通过改变实验条件，用测定总氮的通道来测定凯氏氮，论证了流动减差法测定凯氏氮的可行性，改变了以往手工法测定凯氏氮既繁琐又不安全的局面，该法具有非常重要的现实意义，线性范围广(0～10mg/L)，对于测定此范围内的相对标准偏差均小于5％，分析频率为30个样品/小时，适用于大批量样品的测定。
　　主题词：流动注射分析　氮(N)　总氮(TN)　凯氏氮(K’N)

A　CONTINUE　FlOWING　INJECT　PHOTOMETRIC DETERMINATION OF TOTAL NITROGEN AND
KJELDAHL NITROGENIN ONE CHANNEl
Sun Qingping

　　Abstract: We recommend a CFA method that can determine total nitrogen and kjeldahl in one channel with evolution Ⅱ machine. We oxide nitrogen into nilrates, then we reduced nitrates into nitrites which are
measured with the usual method by N-naphthylethlene diamine. By changing lab conditions, we test K‘N which is very dangerous and trouble to test through manual work with TN channel. We verify the method is practicable and precis. A detection limit of 0.002 mg.L^-1 is available. The RSD for either high or low concentration is below 5%. The sampling rate is 30 samples per hour. It‘s quite fit for large number of water samples.
　　Keywords: continues flowing analysis (CFA)　　nitrogen　　total nitrogen　　kjeldahl nitrogen

　　氮是水体富营养化的重要指标。总氮包括硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮和有机氮，其中氨氮和可以被蒸馏出来的部分有机氮被称为凯式氮。总氮和凯式氮的理化检测法非常地复杂，因此探索其仪器化检测迫在眉睫。基于亚硝酸根离子与磺胺反应形成重氮化合物，再与N-萘乙二胺生成红色络合物的原理，提出了一种用流动注射分光光度法(CFA)测定水体中氟和凯式氮的方法。本文就CFA法检测总氮和凯氏氮进行了一系列的探索和研究。CFA技术是基于连续流动的试样溶液用气体间隔，然后按顺序和比例混入试剂溶液，再通过混合圈的过程中完成反应，最后经去除气泡后进入分光光度检测器。该法具有以下优点：采用氮气间隔有效地防止各段样品间相互混合，各试杆到达物理化学平衡时间均等，极大地提高了方法的准确度和精密度，尤其对需要预处理样品的分析简单并快速易行，分析频率高(为30只样品·h^-1)，特别适合大批样品的测定，该法线性范围广(0～50μg·L^-1)，灵敏度高，适用于水体中微量氮的检测。

1 实验部分

1.1仪器与试剂(以下所用试剂均为AR级以上)
　　本实验所用仪器为法国ALLIANCE仪器公司的EVOLUTIONⅡ型流动注射分光光度仪。
　　R1：溶解20g四硼酸钠于1000mL蒸馏水；
　　R2：溶解20g过硫酸钾于1000mL蒸馏水；
　　R3：溶解10g氢氧化钠于700mL蒸馏水，加3mL浓磷酸和1mLBRIJ，馏水稀释至1000mL；
　　R4：溶解3g硫酸肼于700mL蒸馏水，再加1mL硫酸铜溶液，然后用蒸馏水稀释至1000mL(硫酸铜溶液：溶解1.2gCuSO₄·5H₂O)于100mL蒸馏水)；
　　R5：溶解10g磺酸、0.5gN-萘乙二胺于700mL水，再加100mL浓磷酸(85％)，用蒸馏水调节至1000mL。
1.2试验方法
　　所用的流动注射分析流程如图1。本仪器通过蠕动泵把样品和试剂依次泵入，先在样品中加入氧化剂(R1、R2、R3)，再经过紫外线消化器消化和氧化，使各种氮(包括硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、有机氮)变成硝酸盐氮，再被硫酸肼(R4)还原为亚硝酸盐氮。亚硝酸盐与N-萘乙二胺(R3)显色反应，然后经分光光度计比色测定，再把电信号传输到电脑上进行处理。
　　按图所示流程进行测定。通过蠕动泵把样品和试剂R1、R2、R3、R4、贴依次泵入，此时对应比色测定值即为总氮值X1。如果把试剂R2改为通蒸馏水并关闭紫外消化器。此时对应测定值X2为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，X1减去X2为氨氮和有机氮，即凯氏氮。

2 结果与讨论

2.1波长的选择
　　本实验的分光光度仪波长采用5 4 0nm，比色皿长为3em。
2.2pH的选择
　　本实验在氢氧化钠强碱性溶液里反应。因R1、R3与pH相关，测定X2时，R1、RY,、獭去掉时，标准晶与样品的峰值显著下降。为了增加峰值减少误差，本实验在测定X2时，R2不加，R1、R3继续加入。
2.3进样量与进样频率
　　本实验进样时间与清洗时间各为一分钟，进样量约为1mL。
2.4载气及其流量
　　载气选用高纯氮，钢瓶配有氧分压表，流量仅以指示流动正常即可。
2.5标准晶浓度的选择及其回收率试验结果
　　见表1，本实验分别对硝酸盐氮、氨氮、蛋白氮进行回收率实验，发现氮的回收率均在90％～110％之间。从表中可知氨氮和有机氮的回收率为90％～110%。说明凯式氮的测定非常可行。

表1 样品回收率试验结果 测定项目 加标值（mg/L） 回收值（mg/L） 回收率（%） NO₃^- 1.9 1.88 98.9 2.85 2.75 96.5 3.80 3.75 96.5 4.75 4.88 102.7 NH₄⁺ 1.0 1.18 118 2.0 2.18 109 3.0 3.12 104 4.0 4.09 102.3 5.0 5.00 100 NH₂^- 1.0 1.07 107 2.0 1.86 93 3.0 3.33 111 4.0 4.18 104.5 5.0 5.02 100.4 注：总氮以KNO₃为标准，凯式氮以NH₄CL，NH₂CH₂COOH为标准，浓度均以氮计.

2.6 K‘N数据合理性
　　通过自来水的流动实验分析，发现K‘N≥NH₄⁺-N，与理论相符，且X1-X2重现性较好。理化实验扣除空白值后，理化法与仪法的K‘N接近。证明流动减差法测定凯式氮非常可行。

样品编号 理化测定值(mg/L) 仪器测定值(mg/L) 相对偏差(%) 1 0.85 0.86 1.17 2 0.97 1.01 4.04 3 1.05 1.10 4.65 4 1.10 1.05 4.65

表2　不同测定方式K‘N值比较

　　通过表格可知，两种方法的测定值基本互相吻合，在多次的理化测定时发现，空白值较大，应扣除。

2.7精密度与准确率
　　通过内部质量控制表明，样品的相对标准偏差在低浓度时较大，高浓度时较小，但均在5％以内，说明精密度与准确度均较高。

2.8实验的影响因素及改进方法
　　因比色分光光度法受环境影响较大，所以每次测定均须重新配制标准曲线；再则，流动稳定过程决定了试验时间较长。这也是本方法的局限性所在。但是对于大批量样品的试验较方便。
　　K‘N的测定是基于TN的测定原理提出来的。经本人构思与专家咨询并通过试验证明流动减差法测定凯式氮非常可行，但是因为比色法受实验环境影响较大，故而要求Xl、X2的测定试验尽量一气呵成。以减少误差。

参考文献：
　　[1]中国城市供水水质监测网水质检测实施细则1983， 138
　　[2]中华人民共和国国家标准GB11889～11915-89：(12)、(24)