【任务实施】
一、实验室方法测量水样中总氮
操作准备→样品预处理→样品测定→计算结果→书写报告。
总氮的国家标准测定方法是碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法。
二、样品的采集和保存
在水样采集后立即放入冰箱中或低于4℃的条件下保存，但不得超过24 h。
水样放置时间较长时，用浓硫酸调节pH值至1～2，常温下可保存7 d。储存在聚乙烯瓶中，-20℃冷冻，可保存1个月。
三、试样的制备
取适量样品用氢氧化钠溶液或硫酸溶液调节pH值至5～9，待测。
1.操作准备
（1）仪器和设备
①紫外分光光度计：具10 mm石英比色皿。
②高压蒸汽灭菌器：最高工作压力不低于1.1～1.4 kg/cm2；最高工作温度不低于120～124℃。
③具塞磨口玻璃比色管：25 mL。
（2）试剂
①无氨水 按下述方法之一制备：
a.离子交换法：将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型）柱，流出液收集在带有密封玻璃盖的玻璃瓶中。
b.蒸馏法：在1000 mL蒸馏水中加入0.10 mL硫酸（ρ=1.84 g/mL），并在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50 mL馏出液，然后将馏出液收集在带有玻璃塞的玻璃瓶中。
②氢氧化钠溶液，200 g/L 称取20 g氢氧化钠（NaOH），溶于无氨水中，稀释至1000 mL，溶液存放在聚乙烯瓶中，最长可储存1周。
③硝酸钾标准储备液，ρN=100 mg/L 硝酸钾（KNO3）在105～110℃烘箱中干燥3 h，在干燥器中冷却后，称取0.7218 g，溶于无氨水中，移至1000 mL容量瓶中，用水稀释至标线，在0～10℃暗处保存，或加入1～2 mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。
④硝酸钾标准使用液，ρN=10 mg/L 将储备液用水稀释10倍而得。使用时配制。
⑤碱性过硫酸钾溶液 称取40 g过硫酸钾（K2 S2 O8），另称取15 g氢氧化钠（NaOH），溶于无氨水中，稀释至1000 mL，溶液存放在聚乙烯瓶内，最长可储存1周。
2.操作步骤
1）校准曲线的绘制
分别量取0、0.20、0.50、1.00、3.00和7.00 mL硝酸钾标准使用液于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，其对应的总氮（以N计）含量分别为0、2.00、5.00、10.0、30.0和70.0μg。加水稀释至10.00mL，再加入5.00 mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧管塞，用纱布和线绳扎紧管塞，以防弹出。将比色管置于高压蒸汽灭菌器中，加热至顶压阀吹气，关阀，继续加热至120℃开始计时，保持温度为120～124℃30 min。自然冷却、开阀放气，移去外盖，取出比色管冷却至室温，按住管塞将比色管中的液体颠倒混匀2～3次。
每个比色管分别加入1.0 mL 1+9盐酸溶液，用水稀释至25 mL标线，盖塞混匀。使用10 mm石英比色皿，在紫外分光光度计上，以水作参比，分别于波长220 nm和275 nm处测定吸光度。零浓度的校正吸光度Ab、其他标准系列的校正吸光度As及其差值Ar按下列公式进行计算。以总氮（以N计）含量（μg）为横坐标，对应的Ar值为纵坐标，绘制校准曲线。
式中 Ab——零浓度（空白）溶液的校正吸光度；
Ab220——零浓度（空白）溶液于波长220 nm处的吸光度；
Ab275——零浓度（空白）溶液于波长275 nm处的吸光度；
As——标准溶液的校正吸光度；
As220——标准溶液于波长220 nm处的吸光度；
As275——标准溶液于波长275 nm处的吸光度；
Ar——标准溶液校正吸光度与零浓度（空白）溶液校正吸光度的差。
2）测定
量取10.00 mL试样于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，按照标准曲线步骤进行测定。
3）空白试验
用10.00 mL水代替试样，按照测定步骤进行测定。
3.结果计算与表示
1）结果计算
参照上述公式计算试样校正吸光度和空白试验校正吸光度差值Ar，样品中总氮的质量浓度ρ（mg/L）按下列公式进行计算：
(https://www.daowen.com)
式中 ρ——样品中总氮（以N计）的质量浓度，（mg/L）；
Ar——试样的校正吸光度与空白试验校正吸光度的差值；
a——校准曲线的截距；
b——校准曲线的斜率；
V——试样体积，mL；
f——稀释倍数。
2）结果表示
当测定结果小于1.00 mg/L时，保留到小数点后两位；当测定结果不小于1.00 mg/L时，保留3位有效数字。
小提示
①某些含氮有机物在HJ636—2012《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解等外分光光度法》规定的测定条件下不能完全转化为硝酸盐。
②测定应在无氨的实验室环境中进行，避免环境交叉污染对测定结果产生影响。
③实验所用的器皿和高压蒸汽灭菌器等均应无氮污染。实验中所用的玻璃器皿应用盐酸溶液（1+9）或硫酸溶液（1+35）浸泡，用自来水冲洗后再用无氨水冲洗数次，洗净后立即使用。高压蒸汽灭菌器应每周清洗。
④在碱性过硫酸钾溶液配制过程中，温度过高会导致过硫酸钾分解失效，要控制水浴温度在60℃以下，而且应待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后，再将其与过硫酸钾溶液混合、定容。
⑤使用高压蒸汽灭菌器时，应定期检定压力表，并检查橡胶密封圈密封情况，避免因漏气而减压。
阅读有益
1.原理
在120～124℃下，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于波长220 nm和275 nm处，分别测定吸光度A220和A275，按下列公式计算校正吸光度A，总氮（以N计）含量与校正吸光度A成正比。
2.适用范围
本法适用于地表水、地下水的测定，可测定水中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机氨盐、溶解态氨及大部分有机含氮化合物中氮的总和。
当样品量为10 mL时，该方法的检出限为0.05 mg/L，测定范围为0.20～7.00 mg/L。
四、在线监测方法
1.碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法
碱性过硫酸钾消解等外分光光度法是指在水样中加过硫酸钾并高温消解，然后在220 nm紫外光处测量吸光度，通过吸光度计算总氮浓度的方法。以岛津的总磷/总氮分析仪为例，仪器的原理是：样品通过两个八通阀、注射器泵抽取到注射器中，添加NaOH和过硫酸钾混合均匀后，送到消解池，在UV光照射+70℃加热消解15min，生成
，然后抽取试剂回到注射器，并添加HCl去除水中的CO2和
，最后送到检测池在220 nm处测试样品的吸光度，并与满量程TN标准溶液及蒸馏水（零点）的吸光度比较，计算后得出样品的TN浓度。总磷/总氮分析仪及其工作原理如图4-8-1、图4-8-2所示。
图4-8-1 总磷/总氮分析仪及其工作原理
图4-8-2 总磷/总氮分析仪监测器原理
TNP4110的检测器主要由光源、单色器、样品池、光电流检测器等部分组成光源为Xe灯；样品池为20 mm石英比色皿；半透镜只能通过880 nm波长的光。光电流检测器的光电管装有一个阴极和一个阳极，阴极是用对光敏感的金属（多为碱土金属的氧化物）做成，当光射到阴极且达到一定能量时，金属原子中电子发射出来。
2.操作步骤
操作总磷/总氮分析仪之前应认真阅读仪器的使用说明书，最好经过生产厂家的认真培训。仪器的操作主要包括开关机、在线测定、离线测定、曲线校准和维护保养等。
仪器的开机、关机
首先将各试剂放置在仪器内的试剂托架上，并将各条管路插至瓶底，然后确认供电电压是否为-110 V，如不是则必须加装稳压电源，确认后即可上电，此时仪器开始初始化动作，检验各机械、传感器是否正常。
仪器初始化结束后，按进入[菜单]画面，可以设定“测定条件的登记”、校正、在线测量、离线测量以及对仪器进行维护检查。
小提示
故障处理见表4-8-1。
表4-8-1 总磷/总氮分析仪常见故障处理
续表
注：○为可能有仪器外的原因。
