维普资讯 http://www.cqvip.com 化 ２００７年第２７卷第３期 工 环 保 ・２８５・ ＥＮＶＩＲＯｌＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴ１０Ｎ ０Ｆ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 微波消解一流动注射分光光度法测定总氮和总磷 苏苓，张海涛 （徐州建筑职业技术学院，江苏徐州２２１００８） ［摘要］以碱性过硫酸钾溶液为消解液，采用微波消解一流动注射分光光度法测定水中总氮和总磷。在碱性过硫 酸钾溶液中氢氧化钠质量浓度为９．６ ｇ／Ｌ、微波功率为３２０ Ｗ、消解管长度为１６ ＩＩｌ的条件下，总氮和总磷的检出限 分别为０．０４０ ｍｇ／Ｌ和０．０２０ ｍｇ／Ｌ，线性范围分别为０．０４０～３．５００ ｍｇ／Ｌ和０．０２０～２．５００ ｍｇ／Ｌ，相对标准偏差分 别为１．６％和１．０％。微波消解一流动注射分光光度法应用于河水、湖水、化工废水等实际水样中总氮和总磷的测 定，加标回收率分别为９５．７％～９８．１％和９７．２％～１０２．２％。 ［关键词］流动注射；分光光度法；微波；消解；总氮；总磷 ［中图分类号］０６５７．３２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６—１８７８（２００７）０３—０２８５—０４ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｔａｌ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ Ｔｏｔａｌ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｏｗ Ｉｎｊ ｅｃｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ Ｓｕ Ｌｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｈａｉｔａｏ （Ｘｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｆｏｗ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ ｕｓｉｎｇ ｂａｓｉｃ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｅｒｓｕｌｐｈａｔｅ ａｓ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｉｎ ｂａｓｉｃ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｅｒｓｕｌｐｈａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ９．６ ｇ／Ｌ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ３２０ Ｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｔｕｂｅ ｉｓ １ ６ ｍ，ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｓ ａｒｅ ０．０４０ ｍｇ／Ｌ ｆｏｒ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ０．０２０ ｍｇ／Ｌ ｆｏｒ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｒａｎｇｅｓ ａｒｅ ０．０４０—３．５００ ｍｇ／Ｌ ｆｏｒ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ０．０２０—２．５０ ｍｇ／Ｌ ｆｏｒ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔｎｄａｒｄ ａｄｅｖｉａｔｉｏｎ ａｒｅ １．６％ａｎｄ １．Ｏ％．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ，ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅｓ ｆｒｏｍ ｒｉｖｅｒｌａｋｅ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ ｏｆ ａｄｄｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｒｅ ９５．７％一９８．１％ａｎｄ ９７．２％一 １０２．２％．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｗ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｙ；ｍｒｉｃｒｏｗａｖｅ；ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ 湖泊及近岸海域中总氮、总磷引起的富营养化 是世界各国十分重视的环境问题。经典的水中总 考察了碱性过硫酸钾溶液中氢氧化钠含量、微波功 率和消解管长度等实验条件对测定结果的影响。 氮、总磷的分析方法操作繁琐、分析时间长，不能满 足水样的批量连续分析及在线监测。流动注射分析 １ 实验部分 １．１原理 （ＦＩＡ） 具有简单、快速、便于自动化等优点，在国 外已应用于环境水中磷的自动监测 Ｊ。微波消解 以碱性过硫酸钾溶液为消解液，在微波炉内对 水样具有时间短、耗能低等优点，是近年来发展较快 的水样前处理方法 。微波消解测定水中总氮、 总磷已有报道 ，但尚未见微波消解一流动注射分 ［收稿日期］２００６—１０—１２；［修订日期］２００６—１１一ｌ７。 ［作者简介］苏苓（１９６７一），女，江苏省泰兴市人，硕士，副教 光光度法测定水中总氮和总磷的有关报道。 本工作以碱性过硫酸钾溶液为消解液，采用微 波消解一流动注射分光光度法测定水中总氮、总磷， 授，主要从事自动分析方法的研究与应用。电话：０５１６— ８３８８９０４１；电邮：ｓｕｆｉｎｇｘｕｚｈｏｕ＠１６３．ｃｏｍ。 ［基金项目］江苏省高校自然科学研究资助项目（０５ＫＪＤ１ＸＥ１９）。 维普资讯 http://www.cqvip.com 化 工 环 保 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２００７年第２７卷 水样进行微波消解，先将含氮化合物中的氮氧化为 盐，当消解液变成中性时可将含磷化合物转化 长度的消解管中，控制微波炉在中低档功率加热，消 解后的水样流人比色管并经脱气后测定。 １．３．２总磷的测定 将载流１、显色剂１、还原剂和消解后的水样与 为正磷酸盐，即在同一消解液中完成测定水中总氮、 总磷的水样预处理。消解后的部分水样被注入采样 环，用氯化亚锡还原光度法在波长７００ ｎｍ处测定， 流路连接，启动流动注射仪，蠕动泵转动，使水样充 满２００ ｔｚＬ的采样环，采样阀自动换位注样，水样在 载流（流量为１．３ ｍＬ／ｍｉｎ）载带下，与显色剂１（流 量为０．６ ｍＬ／ｍｉｎ）在３０ ｃｍ长的反应管中汇合，再 吸光度与水中总磷含量成正比；消解后的剩余水样 被注入采样环，流经铜一镉柱 的过程中可使 盐定量地还原为亚盐，用１一萘胺一７一磺酸显 色体系在波长５２０ ｎｍ处测定，吸光度与水中总氮含 量成正比。 １．２试剂和仪器 所用试剂除特殊说明外均为分析纯；所用水为 二次蒸馏水。 碱性过硫酸钾溶液：称取４．０ ｇ重结晶后的过 硫酸钾和一定质量的氢氧化钠，溶于无氨水中，稀释 至１００ ｍＬ。 氮、磷标准溶液：称取０．７２１ ８ ｇ优级纯钾 （１１０℃干燥４ ｈ）溶于无氨水中，移人１ ０００ ｍＬ容 量瓶中，定容，加入２ ｍＬ三氯甲烷保护剂，此溶液 含氮为１００ ｇ／ｍＬ；称取０．２１９ ７ ｇ磷酸二氢钾 （１１０℃干燥２ ｈ）溶于水中，加２．５ ｍＬ浓硫酸，移 人１ ０００ ｍＬ容量瓶中，定容，此溶液含磷为５０ ｍＬ。根据需要可逐级稀释成氮、磷标准使用液。 还原剂：称取２．０ ｇ氯化亚锡，溶于１０ ｍＬ浓盐 酸中，加入４０ ｍＬ丙三醇，稀释至１００ ｍＬ，加一粒 锡，保存于棕色瓶中。临用前稀释４０倍成质量浓度 为０．５ Ｌ的氯化亚锡使用液。 显色剂１：称取６．０ ｇ钼酸铵溶于适量水中，加 入２７ ｍＬ浓硫酸，加水稀释至５００ ｍＬ。 载流１：二次蒸馏水。 显色剂２：称取０．１８ ｇ对氨基苯磺酰胺、０．５ ｇ 硫酸氢钠、０．０３ ｇ １一萘胺一７一磺酸，溶于适量水 中，稀释至１００ ｍＬ。 载流２：称取３５ ｇ氯化铵、３ ｇ酒石酸钾钠溶于 适量水中，稀释至１ ０００ ｍＬ。 ＦＩＡ一３１１０型流动注射分析处理仪：北京吉天 仪器有限公司；ＷＰ８００型微波炉：格兰仕微波炉电 器有限公司；ＵＶ２３００型双光束紫外一可见分光光 度计：上海天美科学仪器有限公司。 １．３实验方法 １．３．１水样的微波消解 将水样和碱性过硫酸钾溶液与流路连接，启动 流动注射仪，蠕动泵转动，水样和碱性过硫酸钾溶液 （流量均为０．４５ ｍＬ／ｍｉｎ）汇合流人微波炉内一定 与还原剂（流量为０．６ ｍＬ／ｍｉｎ）在９０ ｃｍ长的反应 管中汇合、反应、显色，以二次蒸馏水代替水样注入 时的流出液作参比溶液，检测器在波长７００ ｎｍ处测 定吸光度，排出废液。 １．３．３总氮的测定 将载流２、显色剂２和消解后的水样与流路连 接，启动流动注射仪，蠕动泵转动，使水样充满２００ Ｌ的采样环，采样阀自动换位注样，水样在载流 （流量为１．０ ｍＬ／ｍｉｎ）载带下，流过铜一镉柱被还 原后，与显色剂２（流量为０．５ ｍＬ／ｍｉｎ）在４００ ｃＩｎ 长的反应管中汇合、反应，以二次蒸馏水代替水样注 入时的流出液作参比溶液，检测器在波长５２０ ｎｍ处 测定吸光度，排出废液。 ２ 结果与讨论 ２．１ 碱性过硫酸钾溶液中氢氧化钠含量的选择 将国家环保总局标准样品研究所的环境标样配 制成总氮和总磷混合标样，总氮和总磷标准值分别 为１．４９０，０．６３４ ｍｇ／Ｌ。改变碱性过硫酸钾溶液中 氢氧化钠含量，测定总氮和总磷混合标样中的总 氮、总磷，结果见表１。由表１可见：氢氧化钠含 量低时，总氮测定值偏低；氢氧化钠含量高时，总 磷测定值偏低。综合考虑，选择氢氧化钠质量浓 度为９．６ ｇ／Ｌ。 表１ 氢氧化钠含量对总氮、总磷测定结果的影响 ２．２微波功率的选择 微波功率的大小直接决定加热时问和消解的完 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 苏苓等．微波消解一流动注射分光光度法测定总氮和总磷 全程度。功率太小则需时间较长，功率太大则微波 炉内温度过高使气泡增多，为防止气泡影响消解效 果，实验选择微波功率为３２０ Ｗ。 ２．３消解管长度的选择 消解管的长度决定水样在微波炉内的加热时 定空白试样１ １次的标准偏差和工作曲线斜率计算 检出限，结果见表２。 间。以总氮、总磷标准值分别为１．４９０，０．６３４ ｍｇ／Ｌ 的混合标样为实验对象，考察了消解管长度对总氮、 总磷测定结果的影响（见图１）。由图Ｉ可见，消解 管长度为１６ ｍ时可将水样完全消解。 ２．４工作曲线与检出限 在选定的实验条件下，消解并测定总氮和总磷 混合标样中的总氮、总磷，绘制工作曲线，由平行测 消解管长度，ｍ 图１ 消解管长度对总氮、总磷测定结果的影响 总氮；・总磷 表２工作曲线回归方程、检出限与线性范围 注：Ａ为吸光度；ｐ为总氮或总磷的质量浓度，ｍｇ／Ｌ。 ２．５方法的精密度 性，直接或稀释后按实验方法进行消解和测定，测定 结果及加标回收率见表４。 表３混合标样中总氮、总磷测定结果 按照实验方法，将国家环保总局标准样品 研究所的环境标样配制成总氮和总磷混合标 样，测定结果见表３。表３数据表明本方法准确、 可靠。 ２．６实际水样的分析 采集河水、湖水和化工废水水样，将采集的水样 经孔径为０．４５ ｔｘｍ的微孔滤膜过滤，调节ｐＨ至中 表４实际水样中总氮、总磷测定结果及加标回收率 ３ 结论 ａ）用微波消解一流动注射分光光度法测定水 中总氮和总磷。在碱性过硫酸钾溶液中氢氧化钠质 量浓度为９．６ ｇ／Ｌ、微波功率为３２０ Ｗ、消解管长度 ｂ）该法用于河水、湖水、化工废水等实际水样 中总氮和总磷的测定，加标回收率分别为９５．７％～ ９８．１％和９７．２％～１０２．２％。 参考文献 为１６ ｍ的条件下，总氮和总磷的检出限分别为 ０．０４０ ｍｇ／Ｌ和０．０２０ ｍｇ／Ｌ，线性范围分别为 ０．０４０～３．５０ ｍｇ／Ｌ １ ０．０２０～２．５０ ｍｇ／Ｌ，卡目对标 准偏差分别为１．６％和１．０％。 １ Ｒｕｚｉｃｋａ Ｊ，Ｈａｎｓｅｎ Ｅ Ｈ．Ｆｌｏｗ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．２ｎｄ ｅｄｎ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，１９８８ ２ Ｋｏｒｅｎａｇａ Ｔ，Ｓｕｎ Ｆ Ｓ．Ｈｉｇｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｆｌｏｗ—ｂａｓｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ａｎｄ ｔｈｉｎ ｌｏｎｇ ｆｌｏｗ— 维普资讯 http://www.cqvip.com
化 工 环 保 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｅｌｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｔａｌａｎｔａ，ｌ９９６，４３：ｌ ４７ｌ—ｌ ４７９ ３ Ｂｅｎｓｏｎ Ｒ Ｌ，Ｔｒｕｏｎｇ Ｙ Ｂ，Ｍｃｋｅｌｖｉｅ Ｉ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｍｏｎｉｔｏ— ｒｉｎｇ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓ ｂｙ ２００７年第２７卷 ６ Ｍａｓｏｎ Ｃ Ｊ，Ｃｏｅ Ｇ，Ｅｄｗａｒｄｓ Ｍ．ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏ— ｗａｖｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｏｕｒ ｄｅｖｅｌｏｐ— ｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ Ｋｊｅｌｄａｈｌ ｎｉ￣ｏｇｅｎ ｉｎ ｓｏｉｌ． Ａｎａｌｙｓｔ，１９９９，１２４：ｌ ７１９～１ ７２６ ｌｆｏｗ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓ，ｌ９９６，３０（９）： １ ９５９～ｌ ９７１ ４ Ｄｎｉｚｍ Ｃ Ｔ，Ｆｌｈｏ Ｏ Ｆ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｉｎ ｎａｔｕ— ｒａｌ ｗａｔｅｒ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ ｍｏｎｏｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｆｌｏｗ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ７林培喜，安晓春．微波消解联合测定水中总磷总氮．中 国给水排水，２００４，２０（３）：９５—９７ ８ Ｌｅｇｎｅｒｏｖｆｉ Ｚ，Ｓｏｌｉｃｈ Ｐ，Ｓｋｌｅｎｄ ｏｖｄ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｎｉｔｒａｔｅ ａｎｄ ｎｉｔｒｉｔｅ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａ— ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ．Ｔａｌａｎｔａ，２００４，６２：４６９—４７５ ｔｅｒ ｂｙ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓ，２００２，３６ （１１）：２ ７７７—２ ７８３ ５江桂斌．环境样品前处理技术．北京：化学工业出版社， ２００４．２３０ ２６７ （编辑徐怡珊）
