文/孫小蘭
以各種磷酸鹽的形式存在于天然水和廢水中的磷,既是生物生長的必須元素之一,同時其總量濃度也是反映水體受污染和湖庫水體富營養(yǎng)化程度的指標(biāo)之一。因此,準(zhǔn)確有效的測定水體中總磷的濃度具有非常重要的意義。
目前,水體中總磷濃度測定的方法有很多,如鉬酸銨分光光度法、氯化亞錫還原鉬藍(lán)法和離子色譜法等,這些檢測方法在準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度上均可滿足要求。
《水質(zhì)-總磷的測定-鉬酸銨分光光度法》(GB11893-1989)中所采用的是過硫酸鉀氧化-鉬酸銨分光光度法的方法,這是環(huán)境監(jiān)測人員應(yīng)該全面掌握的國標(biāo)分析方法,但是,根據(jù)實驗中的經(jīng)驗及數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示,這一方法亦存在一些容易影響檢測結(jié)果的因素。
本文對國標(biāo)法——過硫酸鉀消解、鉬酸銨分光光度法測定水質(zhì)總磷濃度的有關(guān)影響因素進(jìn)行分析探討,為提高水質(zhì)總磷測定結(jié)果的準(zhǔn)確度、精確度提供保障。
鉬酸銨分光光度法測定水質(zhì)總磷濃度的步驟一般分為兩步:第一步是消解,即在高溫高壓條件下,利用過硫酸鉀氧化被測試樣,將其所含不同形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽;第二步是顯色,即將正磷酸鹽與鉬酸銨及酒石酸銻鉀反應(yīng)生成磷鉬雜多酸,然后加入抗壞血酸還原生成藍(lán)色絡(luò)合物磷鉬藍(lán),用分光光度法測定其吸光度從而計算得出總磷的濃度。
(1)水樣的采集、保存對測定的影響。由于總磷極易吸附,因此采樣前采樣瓶必須清洗干凈。正確的方法是用稀鹽酸清洗后依次用自來水、蒸餾水沖洗數(shù)次。并且如果水樣的含磷量較少時,不應(yīng)該使用塑料瓶。樣品采集后應(yīng)立即進(jìn)行分析,如不能立即分析,則應(yīng)加硫酸酸化至pH≤1進(jìn)行保存,在24小時內(nèi)進(jìn)行分析。
(2)水樣的pH值調(diào)節(jié)對測定的影響。在實驗時,消解前必須將水樣的pH值調(diào)節(jié)至中性。一般來講,我們要么直接加入固體NaOH來調(diào)節(jié),要么加入NaOH溶液來調(diào)節(jié),前者難以控制加入量而容易導(dǎo)致加入試劑過量,而后者因為加入了溶液且使用pH試紙而容易影響水樣的總體積從而影響總磷的最終測定結(jié)果。
(3)水樣中干擾物質(zhì)對測定的影響。由于水樣中的砷、硫化物、銅、六價鉻、鐵和氟化物等的濃度達(dá)到一定程度后會產(chǎn)生干擾,從而影響總磷的測定結(jié)果。因此,可采用一些針對這些物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的反應(yīng)來予以消除。
(4)消解對測定的影響。目前,總磷測定中水樣的消解一般有蒸汽消解和壓力消解,這些方法均要求消解后樣品應(yīng)自然冷卻以避免因壓力差而導(dǎo)致水樣外溢從而影響總磷測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。實驗時,分析人員切不可為縮短實驗時間而強(qiáng)行為之。
(5)標(biāo)準(zhǔn)曲線對測定的影響。國標(biāo)方法中提到標(biāo)準(zhǔn)曲線須與樣品同時消解,但在實際實驗中我們發(fā)現(xiàn)是否對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行消解對實驗結(jié)果無顯著性差異,其主要原因為用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的磷酸二氫鉀為正磷酸鹽,而實驗中消解的目的即為將縮合磷酸鹽和有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽,因此,為提高實驗效率,標(biāo)準(zhǔn)曲線可不進(jìn)行消解。
(6)樣品過濾順序?qū)y定的影響。實驗中,分析人員對渾濁水樣的處理有所不同,有人選擇先進(jìn)行過濾除去固體物質(zhì)再進(jìn)行消解,或者在顯色后進(jìn)行過濾,正確的方法應(yīng)該是在水樣消解后顯色前進(jìn)行過濾。
因為磷酸鹽易于吸附在固體物質(zhì)表面且水樣中可能含有部分不溶性含磷物質(zhì),應(yīng)通過消解盡可能的將其轉(zhuǎn)化成正磷酸鹽,所以應(yīng)該先消解后過濾。另外,如果顯色后再進(jìn)行過濾,那么濾紙會大量吸附成色的磷鉬藍(lán)而使得測定結(jié)果偏低。
(7)色度補(bǔ)償對測定的影響。實驗中有時發(fā)現(xiàn)有的樣品消解后有顏色,會影響總磷結(jié)果的測定,因此我們需要對其進(jìn)行色度補(bǔ)償。
色度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窍扰渲蒙妊a(bǔ)償液,然后加入到與被測水樣相同體積的水樣中,定容后測定其吸光度值作為校正吸光度值,最后用水樣測得的吸光度值減去校正吸光度值再進(jìn)行濃度計算。
(8)顯色溫度和時間對測定的影響。顯色反應(yīng)的本質(zhì)是分子間的有效相互碰撞,溫度高分子運(yùn)動較快,分子間的有效碰撞機(jī)會增加,因此顯色溫度提高時顯色時間相應(yīng)縮短。
實驗時應(yīng)根據(jù)顯色溫度適當(dāng)調(diào)整最佳顯色時間,一般最佳顯色溫度為15℃-25℃之間,顯色時間為15Min左右,且最好在20Min內(nèi)完成測定以避免褪色反應(yīng)造成影響。
(9)比色皿吸附對測定的影響。成色后的磷鉬藍(lán)很容易吸附在比色皿壁上從而影響測定結(jié)果,實驗時可采用盡量由低濃度向高濃度測定的順序進(jìn)行,且每測完一個樣品后盡量用蒸餾水沖洗比色皿三次后再進(jìn)行下一個樣品的測試,實驗結(jié)束后用鉻酸洗液或稀硝酸浸泡比色皿,最好用蒸餾水沖洗干凈。
用過硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法測定水質(zhì)總磷的含量簡單易行,結(jié)果的準(zhǔn)確度、精確度和靈敏度均可滿足要求,但是在測定過程中尚有許多的影響因素。
因此,要嚴(yán)格控制好樣品的采集與保存、pH值、干擾物質(zhì)、消解、色度補(bǔ)償、顯色和比色皿的清洗等各個環(huán)節(jié),以獲取更準(zhǔn)確的總磷測定結(jié)果,更好地為環(huán)境保護(hù)工作提供數(shù)據(jù)保證。