实验成果分享：用Futura连续流动分析仪测定水质总氮

【中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室-AMS France-北京理加联合科技有限公司】流动分析共建实验室

1.概况

2012年12月11日，中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室、 AMS France公司和北京理加联合科技有限公司经友好协商，成立流动分析共建实验室。AMS France公司研发的Futura连续流动分析仪已经在实验室运行大约一年的时间，其配置的总氮（TN）模块已分析样品2800余个，包括各类地表水以及土壤氯化钾或硫酸钾的浸提液，目前仪器运行良好，数据质量可靠。

中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室，主要以我国主要生态系统为研究对象，研究在全球变化和人类活动影响下生态系统能量流动与碳、氮、水和养分循环及其相互作用机理等，因此，经常需要测定各类水质的总氮含量。

AMS France公司是专业生产、研发高精度分析检测仪器的公司，其研发的Futura连续流动分析仪是世界一流的多通道连续流动分析仪，它的原理是利用连续流，在流路系统中将试样与试剂混合，用蠕动泵将空气、试样和试剂吸引到已确定的流路中，最终达检测器完成检测分析。此外，该仪器配备的紫外在线消解仪，可直接消解水质中的氮元素转化为硝酸盐，能用于直接测定水质总氮。

2.拟解决问题

国家标准测定水质总氮的方法是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB11894-89），其原理是通过蒸汽灭菌器的高温消煮将水样中含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐，用紫外分光光度计测定吸光度，并按校准曲线来计算总氮含量，该方法测量准确，但是操作步骤繁琐，需要消耗大量的人力和时间，所以，亟需建立一种能够快速、准确测定水质总氮的方法。

3.Futura连续流动分析仪测定水质总氮方法：

3.1测定原理

样品与四硼酸钠和过硫酸钾混合，经过紫外消解将有机氮转化为硝态氮，硝态氮被硫酸肼还原成亚硝氮，在酸性条件下，亚硝氮首先与磺胺重氮化，再与N-1-萘基-乙二胺盐酸盐耦合，生成紫红色的染料，在520/540nm波长下比色测量。

3.2实验试剂

R1 – 硼砂

十水合四硼酸钠Na₂B₄O₇·10H₂O 20g

氢氧化钠0.1mol/L溶液 1000mL

R2 – 过硫酸溶液

过硫酸钾K₂S₂O₈ 20g

去离子水 1000mL

R3 – NaOH溶液 0.15mol/L

氢氧化钠NaOH 6g

去离子水 1000mL

Brij-35 1mL

硫酸铜储备液：

五水合硫酸铜 1.2g

去离子水 100mL

R4 – 肼溶液

硫酸肼N₂H₆SO₄ (又称硫酸联氨) 3g

硫酸铜储备液 1mL

去离子水 1000mL

R5 – 磺胺溶液

磺胺C₆H₈N₂O₂S 10g

N-1-萘基-乙二胺盐酸盐C1₂H₁₄N₂·2HCl 0.25g

浓磷酸H₃PO₄ 85% 100mL

去离子水 1000mL

3.3标准准备

标准储备液：100mg/L N-NO₃

硝酸钾 KNO3 0.72214g

去离子水 1000mL

环境标准物质

水质标样总氮标准样品 GSBZ50026-94

203229：1.16 ± 0.09 mg/L

203230：0.803 ± 0.099 mg/L

3.4流路

总氮量程：0.1—10mg (N) /L

取样速率：30个样品/小时

取样/清洗：1/2

实际流路图：

4.仪器运行

4.1 水质标准的测定

（1）2013年7月26日

标准曲线R²=0.9995

	水质标样203229 （mg/L）				水质标样203230（mg/L）
样品位号	9	10	11	12	13	14	15
测定值	1.12	1.06	1.07	1.05	0.81	0.72	0.78

（2）2013年8月14日

标准曲线R²=0.9999

	水质标样203229 （mg/L）		水质标样203230（mg/L）
样品位号	9	9	10	10
测定值	1.12	1.17	0.76	0.70

（3）2013年8月28日

标准曲线R²=0.9997

	水质标样203229 （mg/L）		水质标样203230（mg/L）
样品位号	9	9	10	10
测定值	1.12	1.13	0.71	0.72

（4）2013年8月28日

总氮与铵态氮混合标曲，同时测定水质总氮和铵态氮

铵态氮：标准曲线R²=0.9996

总氮：标准曲线R²=0.9996

	水质标样203229 （mg/L）		水质标样203230（mg/L）
样品位号	9	9	10	10
测定值	1.17	1.13	0.73	0.74

测定值测定日期	水质标样203229 （mg/L）				水质标样203230（mg/L）			R²
20130726	1.12	1.06	1.07	1.05	0.81	0.72	0.78	0.9995
20130814	1.12	1.17			0.76	0.70		0.9999
20130828（1）	1.12	1.13			0.71	0.72		0.9997
20130828（2）	1.17	1.13			0.73	0.74		0.9996
平均值	1.11 ± 0.04 （n=10）				0.74 ± 0.04 （n=9）			0.9997