氣相分子吸收光譜法在水質(zhì)無機氮測定中的應(yīng)用

1、    氣相分子吸收光譜法在水質(zhì)無機氮測定中的應(yīng)用    曲翊摘   要：氣相分子吸收光譜法是一種利用被測組分轉(zhuǎn)化生成的氣相物質(zhì)對光的吸收強度與被測組分濃度間的關(guān)系來實現(xiàn)測定的監(jiān)測方法，目前在水質(zhì)監(jiān)測中得到應(yīng)用。本文介紹了氣相分子吸收光譜法的原理和發(fā)展歷史，對該技術(shù)在水質(zhì)無機氮檢測中的應(yīng)用進行了研究，并對該方法的未來發(fā)展提出了建議。關(guān)鍵詞：氣相分子吸收光譜法  水質(zhì)  無機氮1  氣相分子吸收光譜原理氣相分子吸收光譜法的理論基礎(chǔ)是朗伯-比爾定律（lambert-beer law），是一種利用被測組分轉(zhuǎn)化生

2、成的氣相物質(zhì)對光的吸收強度與被測組分濃度間的關(guān)系遵循比耳定律來實現(xiàn)測定的監(jiān)測方法。基于以上原理，水中的離子或者分子可以通過某種特定化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體。氣體分子接收到特定波長的光輻射，很容易產(chǎn)生相應(yīng)的分子震動。在測定時，可通過反應(yīng)將被測定成分轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的某種氣體，選擇合適的波長，利用基態(tài)分子對該特征波長的分子振動吸收與濃度成正比的特性，從而得出被測成分的含量1。2  氣相分子吸收光譜在環(huán)境分析中的應(yīng)用氣相分子吸收光譜法具有測定成分濃度范圍寬， 測定結(jié)果準確可靠，抗干擾性強，所用化學試劑少等特點，被測組分從液相轉(zhuǎn)入氣相的過程是一個簡便快速分離干擾物質(zhì)的過程， 因而避免了復(fù)雜的化學分離手續(xù)

3、，無需去除樣品色度和渾濁物的干擾，是一種不產(chǎn)生二次污染的綠色分析技術(shù)。氣相分子吸收光譜技術(shù)發(fā)展至今，已廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的多種檢測項目2，3。早期的氣相分子吸收光譜法，所采用的的檢測工具是原子吸收光譜，缺點是靈敏度低，儀器成本較高。隨著儀器技術(shù)的發(fā)展，氣相分子吸收光譜采用紫外-可見分光光度計作為主要檢測器， 大幅降低了成本。采用氣相色譜與氣相分子吸收光譜聯(lián)用技術(shù)，可實現(xiàn)對多種物質(zhì)的分離測定。氣相分子吸收光譜技術(shù)在20世紀80年代末引入我國。首先是由張寒琦使用于氯離子的測定，檢出限為2g/ml，具有實用性。王聯(lián)社等人使用氣相分子吸收光譜法測定水中硫化物，雖檢出限較低，但由于受到水樣干擾，重現(xiàn)性較

4、差。為解決這一問題，臧平安將方法進行改良，設(shè)計出專用氣相分子吸收光譜儀。目前， 商業(yè)化儀器已可實現(xiàn)對no2- 、no3- 、nh3-、s2- 、cl- 、br-、i-、so23-、cn-、hg+等測定。使用氣相分子吸收光譜法測定水體中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮、凱氏氮、總氮、硫化物等水質(zhì)指標已成為我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的標準方法4-6。3  氣相分子吸收光譜法在水質(zhì)無機氮檢測中的應(yīng)用目前，適用于凱氏氮、總氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氣及氨氮的常用分析方法有分光光度法、流動注射分析法、離子色譜法、和氣相分子吸收光譜法。分光光度法的優(yōu)點是操作簡便，易掌握。但顯色劑配置麻煩，有毒有危險（如測亞硝酸鹽氮

5、所用的萘基乙二胺鹽酸鹽對人體有害）。水樣中含氯化物、有機物和碳酸鹽都會干擾吸光度的測定。流動注射分析法的優(yōu)點是適用于大批量樣品的測定，精度高，效率高。但儀器價格昂貴，維護復(fù)雜，且前期準備過程長，不適用于少量樣品的測定。由于流動注射儀進樣管細小，不能直接分析有色、渾濁的水樣，也不適用于高濃度樣品的測定。離子色譜法的優(yōu)點是可以在一次進樣中同時測定很多項目，但由于有機物能與離子色譜柱親和，不能直接測定含有機物的水體。目前，氣相分子吸收光譜法能很好地解決以上方法的局限性，其配置的流動注射分析系統(tǒng)，采用自動加樣方式，排除了人為偶然誤差，使測定結(jié)果更穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重復(fù)性更好。通過控制相對穩(wěn)定的載氣流，能夠提高

6、分析精度?，F(xiàn)將氣相分子吸收光譜技術(shù)在水質(zhì)無機氮分析中的應(yīng)用介紹如下。3.1 銨離子目前采用的測定原理是在堿性條件下可用次溴酸鈉將水樣中氨和銨鹽氧化成等量亞硝酸鹽， 通過亞硝酸鹽的氣相分子吸收光譜法測定。該法的檢出限為0.002mg/l，已被國家環(huán)?？偩执_定為我國環(huán)境監(jiān)測的統(tǒng)一方法。3.2 亞硝酸鹽利用亞硝酸鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化氮等多種氮氧化物和亞硝酰氯在紫外區(qū)能夠產(chǎn)生吸收作用的性質(zhì)，可實現(xiàn)亞硝酸鹽的氣相分子吸收光譜法檢測。該方法不需要使用易致癌試劑乙二胺二鹽酸鹽，在0.150.25 mol/l檸檬酸溶液中使用無水乙醇作催化劑， 可迅速將亞硝酸鹽全部分解成密集的二氧化氮氣體， 通過測定二氧化

7、氮的吸光度確定亞硝酸鹽的含量，該法已被采納為我國環(huán)境監(jiān)測的統(tǒng)一方法。3.3 硝酸鹽硝酸鹽可通過多種反應(yīng)體系轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性物質(zhì)實現(xiàn)氣相分子吸收光譜法測定。利用硝酸鹽與硫酸鈦在室溫下反應(yīng)， 將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氨氣， 通過氨氣的氣相分子吸收光譜法檢測間接計算出樣品的硝酸鹽含量。臧平安等用硝酸鹽在鹽酸或濃硫酸條件下下被三氯化鈦還原分解迅速定量生成一氧化氮氣體的性質(zhì)， 建立了硝酸鹽的氣相分子吸收光譜法， 該方法已納為環(huán)境監(jiān)測的行業(yè)標準。3.4 氨氮將被測水樣加入稀hcl、乙醇催化劑及氧化劑，通過化學反應(yīng)生成no2 氣體，利用氣液分離裝置將反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)入氣相載入吸光管，使用nh3- n 或亞硝酸鹽氮標準溶液制作一

8、條nh3- n 除亞氮法曲線，通過軟件控制，還可同步測定出被測水樣的亞硝酸鹽氮和nh3- n含量。4  氣相分子吸收光譜的未來發(fā)展方向氣相分子吸收光譜法自誕生至今已有雖已有40多年的歷史，但其在常規(guī)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用有限， 但還沒有得到有效推廣。現(xiàn)階段，推廣的難點是儀器所做項目有限，檢出限較高，某些項目的反應(yīng)速率較慢。針對以上問題，氣相分子吸收光譜法在以下幾個方面仍有改進的余地，應(yīng)加強如下的研究：（1）建立多通道分析技術(shù)，進一步簡化操作過程，加強聯(lián)用技術(shù)。（2）建立新的反應(yīng)體系， 開發(fā)新測定項目，拓展氣相分子吸收光譜法的應(yīng)用范圍。（3）加強預(yù)富集技術(shù)，提高富集效率和抗干擾能力，進一步提高

9、方法的靈敏度，降低檢出限。參考文獻1 cresser m.s， isaacson p.j . the analytical potential of gas-phase molecular absorption spectrometry for the determination of anions in solutionj. talanta，1976 （23）：885-888.2 環(huán)境保護部科技標準司.水質(zhì)硝酸鹽氮的測定：gb 7480-1987 酚二磺酸分光光度s.北京：中國環(huán)境科學出版社，1987.3 環(huán)境保護部科技標準司.水質(zhì)硝酸鹽氮的測定：hj /t 346 - 2007 紫外分光光度法.s.北京：中國環(huán)境科學出版社，2007.4 張寒琦，趙麗巍，袁湘林，等.二氧化硫的氣態(tài)分子吸收法測定j.吉林大學：自然科學學報，