任華紅

(洪洞縣水利局，山西 臨汾 041600)

1 問題的提出

總氮及總磷含量是反映水環(huán)境富營養(yǎng)化程度的常見指標(biāo)，GB11894-2010、GB11893-1989等國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范中均有對地下水中總氮、總磷含量測定方法的相關(guān)規(guī)定，但相關(guān)理論研究和實(shí)踐應(yīng)用卻相當(dāng)少見，且當(dāng)前既有研究成果在總氮總磷聯(lián)合消解測定試驗(yàn)條件方面存在較大差異，測定過程所需高溫高壓消解時間過長，費(fèi)時費(fèi)力。為此，文章試圖在分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建起農(nóng)村安全飲水工程地下水水源中總氮總磷聯(lián)合消解測定的分析思路。

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)原理

按照GB11894-2010、GB11893-1989等國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，總氮測定過程中應(yīng)加入堿性過硫酸鉀氧化劑，而總磷測定時，應(yīng)加入中性過硫酸鉀，在溫度過高時過硫酸鉀水溶液分解后會生成H+和O2，消解試驗(yàn)開始時堿性過硫酸鉀消解水樣的確呈堿性，符合總氮消解要求[1]；所生成的H+也可與溶液中的OH-發(fā)生中和反應(yīng)，達(dá)到總磷消解要求[2]。為保證試驗(yàn)消解試驗(yàn)成功，必須確保過硫酸鉀(K2S2O8)與氫氧化鈉(NaOH)的配比完全符合總氮總磷聯(lián)合消解相關(guān)要求，總氮總磷聯(lián)合消解要求，見表1。

表1 總氮總磷聯(lián)合消解要求

根據(jù)分析可知，NaOH的摻加量存在較大差異，也就是說NaOH摻加量的控制是總氮總磷聯(lián)合消解酸度控制及試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。

2.2 試驗(yàn)步驟

主要試驗(yàn)用試劑包括500mLK2S2O8、300mLH3BO3、200mLNaOH混合液，采用棕色試劑瓶儲存，在100℃中干燥1h的EDTA二鈉用水溶解1.3290g再定容至1000mL后灌裝在棕色試劑瓶后存在于4℃環(huán)境備用。在50mL容量的比色管內(nèi)加入25mL水樣和濃度50g/L的K2S2O8、濃度12g/L的NaOH所配置而成的堿性K2S2O8溶液10mL，塞緊并用生料帶扎緊管口后混合均勻，置于壓力蒸汽滅菌器內(nèi)加熱至壓力表指針指向1.1-1.5kg/cm2且溫度達(dá)120-125℃后計(jì)時，使其充分消解30min后停止加熱，自然冷卻后再通過氨水將比色管內(nèi)溶液稀釋至標(biāo)線處。

再取容量25mL的比色管加入25mL消解液和HCl溶液1mL搖勻，采用紫外分光光度計(jì)分別進(jìn)行220mm和275mm吸光度的測定。此后將2.5mL鉬酸銨溶液加入容量50mL比色管內(nèi)剩余的25mL消解液內(nèi)，搖勻后再摻加0.15mL氯化亞錫溶液，待顯色反映5min后進(jìn)行700mm吸光度測定。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 K2S2O8加入量

在進(jìn)行試樣消解過程中，如果NaOH含量太高，會影響到總磷的氧化過程，而一旦NaOH含量偏低，會對氮氧化產(chǎn)生不利影響。若以等物質(zhì)量K2S2O8和NaOH混合液為氧化劑進(jìn)行試樣消解，則反應(yīng)之初溶液呈堿性且符合總氮消解要求，待混合溶劑內(nèi)NaOH徹底被中和掉后，會逐漸呈現(xiàn)出弱酸性。但是應(yīng)當(dāng)充分考慮到消解過程的復(fù)雜性，氧化劑混合液中K2S2O8和NaOH的比例控制難度較大。

在本次試驗(yàn)中，以標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行總氮、總磷消解所需的K2S2O8加入量總和為限，對于0.02g/mL試樣和濃度為50g/L的K2S2O8，則應(yīng)加入10mLK2S2O8溶液進(jìn)行反應(yīng)；分別加入0、3、4、6、7.5和10mL濃度20g/L的NaOH時，每25mL試樣內(nèi)所摻加NaOH的質(zhì)量就分別為0、0.06、0.05、0.12、0.15g，分別對應(yīng)著0、2.4、3.2、4.8、6.0、8.0g/L的NaOH濃度。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的方法進(jìn)行試樣總氮、總磷含量均值的復(fù)測，結(jié)果分別為1.17mg/L和0.019mg/L，根據(jù)上述方法進(jìn)行溶劑內(nèi)總氮、總磷含量的測定?？偟?、總磷含量測定結(jié)果，見表2。

表2 總氮、總磷含量測定結(jié)果

根據(jù)表2結(jié)果，在25mL水樣內(nèi)NaOH摻加量在0.00-0.12g時，就能滿足總磷消解需要，而當(dāng)NaOH摻加量達(dá)0.08-0.20g時便能滿足總氮消解需要。所以可將總氮總磷聯(lián)合消解過程所需要的NaOH摻加量應(yīng)初步確定為0.0078g/mL，堿性K2S2O8摻加量應(yīng)為10mL，此時NaOH和K2S2O8濃度分別為12g/L和50g/L。

3.2 聯(lián)合消解曲線

根據(jù)試驗(yàn)步驟及總氮濃度和總磷濃度測定值，分別繪制總氮、總磷聯(lián)合消解曲線，聯(lián)合消解總氮測定曲線，見圖1；聯(lián)合消解總磷測定曲線，見圖2。

圖1 聯(lián)合消解總氮測定曲線

圖2 聯(lián)合消解總磷測定曲線

3.3 誤差分析

分別配置總氮、總磷含量10mg/L、1mg/L的樣品1和4mg/L、0.4mg/L的樣品2，采用文章所提供的試驗(yàn)方法進(jìn)行測定，得到的變異系數(shù)為1.01%和3.96%，加標(biāo)后回收試驗(yàn)結(jié)果表明，總氮、總磷回收率均值為96.7%、101.9%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范。

4 試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用

4.1 工程概況

高村現(xiàn)有移民382戶，1146人，全村耕地147hm2，主要以糧食作物為主，人均收入5000元/a。該村位于淹底鄉(xiāng)東北部的曲亭水庫大壩下游河道左岸的丘陵地帶臺地上。距縣城25km。面積96km2，屬丘陵山區(qū)。淹底鄉(xiāng)高村飲水安全工程主要利用村內(nèi)現(xiàn)有機(jī)井水源，鋪設(shè)村級輸水管網(wǎng)，進(jìn)行自來水入戶。洪洞縣曲亭鎮(zhèn)淹底鄉(xiāng)地下水儲量有限，加上人類活動所導(dǎo)致的地下水環(huán)境污染，使該地區(qū)地下水安全形勢愈加嚴(yán)峻，對地區(qū)農(nóng)村安全供飲水十分不利。

4.2 樣品測試

分別在淹底鄉(xiāng)洪洞縣曲亭鎮(zhèn)東北部的曲亭水庫大壩下游河道左岸、河道右岸、堯都區(qū)喬李鎮(zhèn)、淹底村鄉(xiāng)政府取得4個地下水樣品，并采用文章所提出的聯(lián)合消解法及GB11894-2010、GB11893-1989所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行水樣中總氮、總磷含量測定。淹底鄉(xiāng)曲亭鎮(zhèn)地下水樣品總氮、總磷測定結(jié)果，見表3。

表3 淹底鄉(xiāng)曲亭鎮(zhèn)地下水樣品總氮、總磷測定結(jié)果 mg/L

對上表數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聯(lián)合消解法和標(biāo)準(zhǔn)法的顯著性檢驗(yàn)，所進(jìn)行的r檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)結(jié)果如下：總氮測定r=0.9998，t=71.2>t0.01(2)=6.96，總磷測定r=0.9973，t=17.49>t0.01(2)=6.96?？梢?，聯(lián)合消解法和標(biāo)準(zhǔn)法結(jié)果相關(guān)性顯著[3]，本試驗(yàn)所給出的聯(lián)合消解法對于淹底鄉(xiāng)高村地下水總氮總磷檢測較為適用。

5 結(jié) 論

文章對淹底鄉(xiāng)高村地下水的試驗(yàn)及分析結(jié)果表明，以過硫酸鉀(K2S2O8)與氫氧化鈉(NaOH)作為氧化劑，在反應(yīng)之初溶液呈堿性并符合總氮消解要求，能有效解決試樣消解過程中NaOH含量過高或過低對總磷、總氮氧化過程所產(chǎn)生不利影響。本試驗(yàn)所提出的總氮總磷聯(lián)合消解方法與標(biāo)準(zhǔn)方法具有顯著相關(guān)性，且在淹底鄉(xiāng)高村地下水資源測定方面的應(yīng)用也較為成功。