指导书编制人：纪靓靓老师

富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖和爆发，水体溶解氧迅速下降，进而导致鱼类及其他生物大量死亡，水质恶化的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，但这种自然过程非常缓慢，而由于人为排放含营养物质的工业废水和生活污水以及其他人类活动，可大大加速这一过程，使其在短时间内出现。目前我国主要湖泊的氮、磷的污染严重，富营养化问题突出，已有75%的湖泊出现不同程度的富营养化，五大淡水湖泊水体中营养盐浓度远远超过富营养化发生浓度，中型湖泊大部分均已处于富营养化状态，城市湖泊大多数处于重营养化状态，一些水库也进入富营养化状态。

湖泊富营养化评价就是通过与湖泊营养状态有关的一系列指标及指标见的相互关系，对湖泊的营养状态作出准确的判断。目前我国湖泊富营养化评价的基本方法主要有营养状态指数法（卡尔森营养状态指数、修正的卡尔森营养状态指数、相关加权综合营养状态指数等）、营养度指数和评分法等。而其中总氮、总磷的测定是评价湖泊富营养化的基础指标。总氮是水中溶解态氮及悬浮物中氮的总和，包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机氨盐、溶解态氨基大部分有机含氮化合物中的氮。

一、实验目的

1. 掌握总氮的测定原理及方法；

2. 学习高压蒸汽消毒锅和紫外分光光度计的使用。

二、实验原理

参照（HJ 636-2012）《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》标准方法，该标准适用范围：适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中总氮的测定。当样品量为10 ml时，本方法的检出限为0.05 mg/L，测定范围为0.20～7.00 mg/L。

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， mg/L）含量与校正吸光度A成正比。

A=A₂₂₀-2A₂₇₅

当碘离子含量相对于总氮含量的2.2倍以上，溴离子含量相对于总氮含量的3.4倍以上时，对测定产生干扰。水样中的六价铬离子和三价铁离子对测定产生干扰，可加入5%盐酸羟胺溶液1～2 ml消除。

三、实验仪器与试剂

1. 仪器

（1）紫外分光光度计，UV-5200。

（2）高压蒸汽消毒器：SYQ-DSX-280B型手提式不锈钢压力蒸汽灭菌器

2. 试剂

（1）无氨水

每升水中加入0.10 mL浓硫酸蒸馏，收集馏出液于具塞玻璃容器中。也可使用新制备的去离子水。

（2）盐酸溶液

 浓盐酸与水的体积比1:9，按此比例稀释配制。

（3）硫酸溶液

浓硫酸与水的体积比1:35，按此比例稀释配制。

（4）氢氧化钠溶液：ρ(NaOH)=200 g/L

 称取20.0 g氢氧化钠溶于少量水中，稀释至100 mL。

（5）氢氧化钠溶液：ρ(NaOH)=20 g/L

 量取氢氧化钠溶液（4）10.0 mL，用水稀释至100 mL。

（6）碱性过硫酸钾溶液

 称取40.0 g 过硫酸钾溶于600 mL水中（可置于50℃水浴中加热至全部溶解）；另称取15.0 g氢氧化钠溶于300 mL水中。待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后，混合两种溶液定容至1000 mL，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周。

（7）硝酸钾标准贮备液：ρ(N)=100 mg/L

 称取0.7218 g硝酸钾溶于适量水，移至1000 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。加入1～2 mL三氯甲烷作为保护剂，在0～10℃暗处保存，可稳定6个月，也可直接购买市售有证标准溶液。

（8）硝酸钾标准使用液：ρ(N)=10.0 mg/L

 量取10.00 mL硝酸钾标准贮备液（7）至100 mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀，临用现配。

四、实验内容

1. 水样的采集与制备

选取学校附近的天然或人工湖泊作为研究水体，将采集好的样品贮存在聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶中，用浓硫酸调节pH值至1~2，常温下可保存7 d。贮存在聚乙烯瓶中，-20℃冷冻，可保存一个月。

取适量样品用氢氧化钠溶液（5）或硫酸溶液（3）调节pH值至5~9，待测。

2.样品分析

（1）标准曲线的绘制

分别量取0.00、0.20、0.50、1.00、3.00和7.00 mL硝酸钾标准使用液（8）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0.00、2.00、5.00、10.0、30.0和70.0 μg。加水稀释至10.00 mL，再加入5. 00 mL碱性过硫酸钾溶液（6），塞紧管塞，用纱布和线绳扎紧管塞，以防弹出。将玻璃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，保持温度在120～124℃之间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。

注：若比色管在消解过程中出现管口或管塞破裂，应重新取样分析。

每个比色管分别加入1.0 mL盐酸溶液（2），用无氨水稀释至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，以无氨水作参比，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A_b、其他标准系列的校正吸光度A_s及其差值A_r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A_r值为纵坐标，绘制校准曲线。

A_b=A_b220-2A_b275

A_s=A_s220-2A_s275

A_r=A_s-2A_b

式中：

A_b—零浓度（空白）溶液的校正吸光度；

A_b220—零浓度（空白）溶液于波长220 nm处的吸光度；

A_b275—零浓度（空白）溶液于波长275 nm处的吸光度；

A_s——标准溶液的校正吸光度；

A_s220——标准溶液于波长220 nm处的吸光度；

A_s275——标准溶液于波长275 nm处的吸光度；

A_r—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）水样的测定

量取10.00 mL水样于25 mL具塞磨口玻璃比色管中，按照标准曲线步骤进行测定。水样需要做三个平行。

注：试样中的含氮量超过70 μg时，可减少取样量并加水稀释至10.00 mL。

（3）空白试验

用10.00 mL无氨水代替试样，按上述步骤进行。

五、数据处理

参照以上计算试样校正吸光度和空白试验校正吸光度差值A_r，样品中总氮的质量浓度ρ（mg/L）按下列公式进行计算。

式中     ρ—样品中总氮（以N计）的质量浓度，mg/L；

A_r—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—水样体积，mL；

f—稀释倍数。

    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；大于等于1.00 mg/L时，保留三位有效数字。

 

六、注意事项

1. 某些含氮有机物在本标准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或硫酸溶液浸泡，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，因此要控制水浴温度在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。