联合消解测定海水底泥中全氮、全磷的含量

来源:用户上传      作者: 刘烨潼 陈秋生 张强 孟兆芳

　　摘 要：通过硫酸-过氧化氢联合消解，分别使用自动定氮仪和紫外分光光度计测定海水底泥中全氮、全磷的含量，建立了一种海水底泥中全氮、全磷的测定方法。并对硫酸和过氧化氢的用量进行了研究。结果表明，硫酸用量对结果无明显影响，而过氧化氢有显著影响，加入8 mL硫酸和1 mL过氧化氢较为适宜。同时进行了方法学试验，其中全氮及全磷的重复性（RSD）分别为2.54%~5.06%和4.87 %~8.99 %；回收率分别为95.7 %~98.4 %和96.3 %~100.5 %。该方法重复性好，准确度高，简便快捷，适合于大批量样品测定。
　　关键词：海水底泥；消解；测定；全氮；全磷
　　中图分类号：X522 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2011.06.013
　　
　　Determination of Total Nitrogen and Total Phosphorus of Marine Sediment by Sulfuric Acid - Hydrogen Peroxide Digest
　　LIU Ye-tong,CHEN Qiu-sheng,ZHANG Qiang, MENG Zhao-fang
　　(Central Laboratory of Tianjin Academy of Agricultural Sciences,Tianjin 300381，China)
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ: A method of measuring total nitrogen and total phosphorus of marine sediment was established through digesting by sulfuric acid - hydrogen peroxide and determined by automatic nitrogen analyzer and UV spectrophotometer, respectively.The influence of the amount of sulfuric acid and hydrogen peroxide was analyzed. The results indicated that the amount of sulfuric acid had no effect on measuring, but hydrogen peroxide had effect significantly. The optional conditions were as follows: 8 mL of sulfuric acid and 1 mL of hydrogen peroxide. The RSD of total nitrogen and total phosphorus were 2.54%~5.06% and 4.87%~8.99%, respectively. The recoveries of total nitrogen and total phosphorus were 95.7% ~ 98.4% and 96.3%~100.5%, respectively.
　　Key words: marine sediment;digestion;measure;total nitrogen; total phosphorus
　　
　　随着世界经济高速发展，人类制造的大量污染物排放到海水中并逐渐在底泥中富集，使底泥受到不同程度的污染[1]。其中氮和磷是水生生态系统的重要要素，过量输入会导致水体富营养化，引发赤潮，而近岸水体中的营养物质有很大一部分来源于沉积物与上覆水之间的物质交换，沉积物―水界面间的营养元素交换和扩散对上覆水体水质（富营养化）具有重要的影响[2-5]。底泥中有机物分解出的营养物质在海岸动力因素（波浪、潮流）作用下也会季节性地扩散到上层水体中，使水体发生富营养化。研究底泥中氮和磷的含量，对海水富营养化和赤潮的研究具有重要意义[6-8]。目前，中国尚没有颁布测定海水底泥全氮、全磷含量方法的国家标准，国内外针对污泥全氮、全磷测定方法的研究，主要借用土壤、水质中总氮、总磷的测定方法[9-10]。由于污泥与土壤的形成机理、条件及组分构成等各不相同，在测定污泥全氮、全磷时完全按照土壤、水质测定方法不恰当。本研究结合有机肥的行业标准设计了海水底泥中全氮、全磷的测定方法[11]，并进行了方法验证，为今后的研究工作奠定基础。
　　1 材料和方法
　　1.1 仪器及试剂
　　仪器：自动定氮仪、紫外分光光度计。
　　试剂：硫酸（分析纯）、30%过氧化氢（分析纯）、2%硼酸吸收液、定氮混合指示剂、0.1 mol・L-1盐酸标准溶液（临用前标定）、钒钼酸铵试剂、磷标准溶液浓度为50 μg・mL-1、2,4-(2,6-)二硝基酚指示剂。
　　标准品：硫酸铵、磷酸二氢钾（优级纯，天津市光复精细化工研究所）。
　　1.2 试样溶液制备
　　称取过Ф0.5 mm筛的风干试样1.0 g，置于100 mL三角瓶中，加适量硫酸和过氧化氢，小心摇匀，盖一弯颈漏斗，放置过夜。在可调电炉上缓慢升温至硫酸冒烟，取下，稍冷后加数滴过氧化氢，轻轻摇动三角瓶，继续加热直至溶液成无色或灰白色（如不易变色可稍冷后加数滴过氧化氢并分次消煮），取下稍冷，小心加水至约20 mL，加热至沸。取下冷却，将消煮液无损转移入100 mL容量瓶中，加水定容，静置澄清或用无磷滤纸过滤，备用。同时做空白试验。
　　1.3 全氮的测定
　　吸取消煮液50 mL于消煮管中，加入40 mL氢氧化钠溶液。接收液为25 mL含有定氮混合指示剂的硼酸溶液。加热蒸馏，用0.1 mol・L-1盐酸标准溶液滴定馏出液，由蓝色变为粉红色为终点。
　　1.4 全磷的测定
　　1.4.1 工作曲线绘制 吸取磷标准溶液0，1.0，2.5，5.0，7.5，10.0，15.0 mL分别置于50 mL容量瓶中，加入与吸取试样等体积的空白溶液，加水至30 mL左右，加2滴2，4-（2，6-）二硝基酚指示剂溶液，用氢氧化钠溶液和硫酸溶液调节溶液刚呈微黄色，加10.0 mL钒钼酸铵试剂，摇匀，用水定容。此溶液为1 mL含磷（P）0，1.0，2.5，
　　5，7.5，10.0，15.0 μg的标准溶液系列。在室温下放置20 min后，在分光光度计波长440 nm处用1 cm光径比色皿进行比色。根据磷浓度和吸光度绘制标准曲线或求出直线回归方程。
　　1.4.2 样品测定 吸取10.0 mL试样溶液（含磷0.05 ~1.0 mg）于50 mL容量瓶中，加水至30 mL左右，与标准溶液系列同条件显色、比色，读取吸光度。
　　2 结果与讨论
　　2.1 硫酸的用量对测定样品含量的影响
　　试样溶液在制备过程中，需要用硫酸对样品进行消解，而硫酸的用量是否会对样品中全氮、全磷含量造成影响，选取不同用量的硫酸进行试验研究。以2种海水底泥为试验对象，各6个平行，分别加入不同体积的硫酸和同体积的过氧化氢进行消解后上机测定。用硫酸铵和磷酸二氢钾作对照试验，结果见表1。

　　从测定结果可以看出，硫酸的用量对结果没有显著影响。在试验过程中，使用4 mL硫酸消解时间相对较长，因此，选择加入8 mL硫酸对样品进行消解是较为合适的，既保证了样品的完全消解，又避免了不必要的资源浪费，降低对环境的污染。
　　2.2 过氧化氢的用量对测定样品含量的影响
　　试样在消解过程中，过氧化氢的用量是否会对样品中全氮、全磷含量造成影响也是一个必要的考虑因素，因此，对不同用量的过氧化氢进行试验研究。以2种海水底泥为试验对象，各6个平行，分别加入8 mL的硫酸和不同体积的过氧化氢进行消解后上机测定。以硫酸铵和磷酸二氢钾作为标准品作对照试验，结果见表2。
　　从测定结果可以看出，过氧化氢对铵态氮有影响，可不定量的把铵氧化为氮气等产物，随过氧化氢用量的增大样品的全氮含量减少；但对全磷的测定没有影响。应尽量减少过氧化氢的使用量，选取1 mL较为适合。
　　2.3 对照试验
　　按上述方法，分别用标准品硫酸铵、磷酸二氢钾作对照试验，测定其中全氮含量和全磷含量，并进行6次重复测定。结果表明，上述测定方法可以满足本试验对全氮和全磷的测定，并且仪器精密度良好。
　　2.4 重复性试验
　　在相同条件下，称取6份不同的海水底泥样品， 并分别做6个平行，按上述方法制备平行样液进行测定，分别计算测定结果，用RSD来表示，结果见表4。结果表明方法重复性良好。
　　2.5 回收率试验
　　为了验证方法的准确性，对6份不同海水底泥样品进行加标回收试验。分析结果见表5。从结果可以看出，全氮的回收率在95.7%~98.4%之间，全磷的回收率为96.3%~100.5%之间。说明该方法可以准确的测定海水底泥的中氮磷的含量，该方法准确可靠。
　　3 结 论
　　通过对样品及标准品进行一系列的试验，经过不断摸索和改进，总结出海水底泥联合消解测定全氮和全磷的方法。我们认为此法可以应用在实际工作中，操作简便快捷，适用于批量测定，提高工作效率。
　　
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