总氮自动分析仪测定水中总氮的可行性研究

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总氮自动分析仪测定水中总氮的可行性研究 朱靓，闫征(哈希公司) , 李迎芳 （郑州市环境保护监测中心站，郑州 450007） 摘要：文章运用HACH IL500总氮自动分析仪对水样中总氮的检出限、精密度、回收率等一系列实验室质量要求进行了测定。并在此基础上，对地表水、工业废水等实际样品进行了HACH法与国家标准方法——碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法的比对实验。实验结果证明，总氮自动分析仪与国家标准方法无显著性差异，在准确性和精确性方面比手工法有更多优势。且仪器运行稳定分析速度快，极大地提高了工作效率。 关键词：总氮、自动分析仪、质量控制、方法比对 The Feasibility Study of the Mensuration of Total Nitrogen Concentration in Water Sample by Automatic Laboratory Analyzer Zhu Jing，Li Yingfang，Yan zheng (Zhengzhou Environmental Monitoring Station，Zhengzhou 450007，China) Abstract: In this study, the detection limits, precision and recovery rate as well as other laboratory quality indexes were measured in the mensuration of total nitrogen concentration in water samples by HACH IL500 TN automatic laboratory analyzer. Based on experiment, adopting surfacewater samples collected from several sections and wastewater samples coming from different Industries, the comparative experiment has been carried on to detect the outcome discrepancy of total phosphorus concentration between the standard method, alkaline potassium persulfate digestion-UV spectrophotometric method and that method by HACH IL500 TN automatic laboratory analyzer. It was testified that there was no significant discrepancy between the two methods. The automatic laboratory analyzer saves valuable time and makes job easily. Key words: total nitrogen; automatic laboratory analyzer; quality control; method comparison 氮是生物生长必需的元素之一，同时也是造成水华或赤潮的因素之一。当氮、磷等植物营养元素大量进入湖泊、水库、海湾等缓流水体，就会产生水体富营养化现象：即过量的营养元素提高藻类等水生生物的活性，数量猛增，由此造成了一系列危害。故，总氮是评价水体富营养化的重要指标之一。目前，总氮的测定最常选用的方法是国家标准分析方法（HJ636-2012）：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法【1】。但该方法耗时长，操作过程存在潜在危险性，且稳定性和准确性不能令人满意。 本研究采用哈希公司IL500型总氮自动分析仪，根据实验室质量要求，进行了一系列精密度、回收率等实验。在满足了实验室质量要求的基础上，同时采用国家标准分析方法HJ636-2012，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，对地表水、市政污水、工业废水的水质进行了总氮的分析，并对测试结果进行数理统计分析。分析结果表明，自动分析仪完全可以替代手工法对不同领域的水质进行总氮的分析。 1 实验部分 1.1 实验方法 1.1.1 仪器方法 1.1.1.1 仪器及试剂 HACH IL500N 总氮自动分析仪; 过硫酸钾溶液、硫酸溶液、偏硼酸溶液、去离子水。 1.1.1.2 仪器方法简介【2】 总氮自动分析仪采用过硫酸钾作为氧化剂，在高温高压下对水样进行消解，然后选用210nm和228nm紫外双波长进行比色。有高量程和低量程进行选择，最低可准确测试到0.5mg/L N,最高可准确测试到150mg/L N.仪器由自动进样器、分析单元和控制器三部分组成。整个分析过程无需人工做任何干预。仪器自动完成进样、消解、冷却、比色、排液，并自动存储分析结果，使用者可通过控制器时时查看该结果。总氮分析仅仅需要7分钟。 1.1.2 国标方法 1.1.2.1 仪器 紫外可见分光光度计（TU-1901）、立式压力蒸汽灭菌器（LS-B50L）。 1.1.2.2 试剂及样品测定 依据《HJ636-2012》方法进行测定。 1.2 结果与讨论 1.2.1 仪器方法标准曲线 1.2.1.1 标准曲线的建立 表1 标准曲线 浓度（mg/L） 0 2 4 6 8 10 吸光度（A） 0.107 0.245 0.375 0.504 0.639 0.777 回归方程 C=15.02*Abs-1.62 r2=1.0000 由表1可知，在0-10.00 mg/L浓度范围内，总氮含量与吸光度之间具有良好的线性关系。 1.2.2 仪器方法准确度与精密度实验 1.2.2.1 仪器准确度的测定 选用三个不同浓度的总氮环境标准样品进行检定，平行测定6次，实验结果见表2。 表2 总氮标准溶液的测定 标准样品号（允许浓度范围） 测定结果（mg/L） 203227（1.78±0.14 mg/L） 1.75 1.77 1.79 1.81 1.79 1.79 203229（1.16±0.09mg/L） 1.12 1.19 1.19 1.18 1.19 1.19 203223（4.78±0.34mg/L） 4.59 4.62 4.67 4.68 4.66 4.67 由表2可以看出，三个不同浓度的总氮环境标准样品在IL500总氮自动分析仪上进行多次测量，测定结果均落在允许浓度范围内。由此可见，总氮自动分析仪运行准确。 1.2.2.2 仪器精密度的测定 自配三种不同浓度的总氮标准溶液进行检定，计算其相对标准偏差，数据见表3。 表3 总氮标准溶液平行样的测定 平行号 样品 0.50mg/l 3.50mg/l 7.50mg/l 测定结果 （mg/L） 1 0.475 3.51 7.53 2 0.479 3.52 7.56 3 0.480 3.51 7.54 4 0.482 3.52 7.55 5 0.480 3.53 7.57 6 0.480 3.51 7.56 RSD(%) 0.49 0.23 0.19 由表3可以看出，选用三种不同浓度的标准物质检验IL500总氮自动分析仪的精密性，仪器测定结果的RSD分别为0.49%、0.23%、0.19%，仪器运行稳定。 1.2.3 环境样品加标回收实验 分别对某地表水、某污水处理厂进口和出口水样、某造纸厂进口和出口水样，进行加标回收实验，测定结果见表4。 表4 环境样品加标回收实验结果 序号 样品 加标前量(mg/L) 加标量(mg/L) （ mg/L） 加标后量(mg/L) 回收率% 1 某地表水 6.40 6.00 12.1 95 12.0 93 12.3 98 2 某污水处理厂 进口 （稀释后） 8.97 10.00 19.0 101 19.4 105 19.2 103 出口 （稀释后） 7.64 8.00 15.6 99 15.3 95 15.5 98 3 某纸业 进口 （稀释后） 6.23 6.00 12.3 102 12.5 105 12.2 99 出口 3.26 3.00 6.18 97 6.20 98 6.23 99 由表4可以看出，对不同类型的环境样品进行加标测定，加标浓度从3.00-10.0mg/L,加标回收率在93%-105%之间。测定结果令人满意。 1.2.4 实际样品比对实验 选用仪器方法和国家标准分析方法（HJ636-2012）对7种不同环境样品中的总氮进行分析。7种不同环境的样品分别为：自配标准溶液、某地表水1、某地表水2、某地表水3、某工业废水、某生活污水、某造纸废水。测定结果如表5所示。 表5 仪器方法和国标方法的对照结果 测定结果样品名称 1 2 3 4 5 6 平均值 相对标准偏差（%） 自配标准溶液 仪器方法 0.921 0.920 0.921 0.922 0.923 0.924 0.92 0.16 国标方法 0.926 0.927 0.923 0.920 0.928 0.912 0.92 0.65 地表水1# 仪器方法 8.02 8.04 8.06 8.07 8.05 8.06 8.05 0.22 国标方法 8.10 8.07 8.12 8.09 8.08 8.11 8.10 0.23 地表水2# 仪器方法 5.04 5.06 5.06 5.06 5.08 5.08 5.06 0.30 国标方法 5.11 5.13 5.15 5.14 5.13 5.12 5.13 0.28 地表水3# 仪器方法 2.63 2.64 2.63 2.65 2.64 2.63 2.64 0.31 国标方法 2.59 2.61 2.64 2.58 2.57 2.62 2.60 1.01 工业废水 仪器方法 2.02 2.04 2.03 2.03 2.04 2.05 2.04 0.52 国标方法 2.04 2.06 2.08 2.10 2.09 2.09 2.08 1.08 生活污水 仪器方法 9.69 9.71 9.70 9.71 9.72 9.72 9.71 0.12 国标方法 9.73 9.75 9.72 9.72 9.68 9.68 9.71 0.29 造纸废水 仪器方法 0.67 0.68 0.67 0.69 0.67 0.67 0.68 1.24 国标方法 0.71 0.69 0.72 0.74 0.70 0.72 0.71 2.45 由表5可以看出，三种地表水在两种分析方法下的相对偏差在0.16%-1.01%之间，两种工业废水在两种分析方法下的相对偏差在0.52%-2.45%之间，市政生活污水在两种分析方法下的相对偏差小于0.3%。结果表明，仪器分析法和手工国标法的测定结果之间无显著性差异。 2 结论 2.1 哈希IL500总氮自动分析仪与国家标准分析方法无显著性差异。 2.2 同一地表水水样在仪器分析法和国标分析法下得到的测试结果的相对偏差在 0.16%-1.01%之间，相对偏差较小。因此，对于测定浓度较低的地表水样品，哈希IL500总氮自动分析仪法可以替代国标HJ636-2012。 2.3 同一工业水样在仪器分析法和国标分析法下得到的测试结果的相对偏差在0.52%-2.45% 之间，相对偏差较小。因此，对于测定浓度较低的工业样品，哈希IL500总氮自动分析仪法可以替代国标HJ636-2012。 2.4 同一生活污水水样在仪器分析法和国标分析法下得到的测试结果的相对偏小于0.3%，相对偏差较小。因此，对于测定浓度较低的工业样品，哈希IL500总氮自动分析仪法可以替代国标HJ636-2012。 2.5 与国标分析方法HJ636-2012相比，哈希IL500总氮自动分析仪具有一些突出的优点和明显的优势。首先，仪器分析方法的测试速度非常快。测试一个总氮样品，从进样到消解到比色到排废液，整个分析过程仅仅需要7分钟时间，对比于需要耗时近1个小时的国标分析方法而言，极大地提高了分析速度，而且分析过程无需人工干预，实实在在地提高了工作效率。其次，仪器分析方法无需人工配置试剂，有效地减少了实验室污染以及实验室废液对分析人员造成的潜在危害。且仪器的消解单元位于安全面板之后，即便仪器发生故障，也不会对实验室人员和物品造成伤害，这对于实验室的安全工作十分有利。最后，我们欣喜地看到，仪器分析法具有非常出色的准确性和稳定性，尤其是稳定性方面，完全超越国标分析方法。总的来说，采用哈希IL500总氮自动分析仪测试各种水环境样品中的总氮，具有安全、便捷、快速、稳定的优点。且在测试结果上，完全可以和国标分析方法取得完美的一致性。 参考文献： 【1】 HJ636-2012。水质总氮的测定。碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 【1】 哈希公司IL500总氮自动分析仪仪器手册 【1】 国家环境保护总局，水和废水监测分析方法编委会。水和废水监测分析方法（第四版）。北京：中国环境出版社。2002,12：254-257. 【1】