钼酸铵分光光度法测定水体总磷不同消解方法的对比探究.pdf

钼酸铵分光光度法测定水体总磷不同消解方法的对比探究(烟台市莱州环境监控中心，山东 烟台 261400)摘要:磷在自然界中通常不以游离状态存在，主要是有机磷和无机磷 2 种化合物形式。化肥和含磷洗涤剂的过度使用，城市化和工业化的飞速发展，使环境水体中的磷含量不断增加，过量磷流入自然环境引发富营养化等环境问题。水体总磷采用钼酸铵分光光度法进行测定，该方法具有简单、灵敏和显色稳定的优势，适用于地表水和工业污废水的总磷测定。水样消解是钼酸铵分光光度法测定总磷的一个关键步骤，会对测定结果的准确性造成一定影响。本文对钼酸铵分光光度法测定总磷中不同的消解方法进行对比探究，分析采用不同消解方法对实验结果的影响，为总磷测定提供参考价值。关键词:水体总磷；过硫酸钾；高温高压消解；微波消解；水浴消解中图分类号:X832 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)04-0039-03Abstract:Phosphorus typically does not exist in a free state in the natural environment,but mainly in the form of organophosphorus and inorganic phosphorus.Excessive use of fertilizers and phosphorus-containing detergents,along with rapid urbanization and industrialization,has led to an increase in phosphorus content in environmental water bodies and the excessive phosphorus entering the natural environment has resulted in eutrophication and other environmental issues.The determination of total phosphorus in water is conducted using the ammonium molybdate spectrophotometric method,which possesses advantages such as simplicity,sensitivity,and color stability.It is applicable for the determination of total phosphorus in surface water and industrial wastewater.Sample digestion is a crucial step in the ammonium molybdate spectrophotometric determination of total phosphorus,and it can significantly impact the accuracy of the results.This study compares different digestion methods in the determination of total phosphorus using the ammonium molybdate spectrophotometric method,analyzing the influence of different digestion methods on experimental results and providing reference value for total phosphorus determination.Key words:total phosphorus in water;potassium persulfate;high-temperature and high-pressure digestion;microwave digestion;water bath digestionComparative study on different digestion methods for determination of total phosphorus in water by ammonium molybdate spectrophotometryQIN Yun(Yantai Laizhou Environmental Monitoring Center,Yantai 261400,China)自然环境中，磷通常以磷酸盐的形式存在，随着工业化的快速发展和农业化肥的过度使用，水体中的总磷含量不断上升，过量磷流入水体引发富营养化等环境问题1。总磷是评价水质的一项重要指标，地表水环境标准对水体总磷含量作出要求，类地表水的总磷含量要低于 0.02mg/L，其中湖泊水库要低于 0.01mg/L，类地表水的总磷含量要低于 0.4mg/L，其中湖泊水库要低于 0.2mg/L2。总磷测定是环境监测的重要内容，当前水体总磷的测定普遍采用的是钼酸铵分光光度法进行测定，其具有简单、灵敏和显色稳定的优势3。水样消解是总磷测定的预处理，是总磷测定的关键一步，采用不同的消解方法会对测定结果造成一定影响4。本研究对钼酸铵分光光度法测定总磷中采用不同消解方法进行对比探究，分析不同消解方法对测定结果的差别，提高方法测定的准确性，为总磷测定提供参考价值。收稿日期：2023-06-12 作者简介：秦云，工程师，研究方向为环境监测。秦云Vol.36 No.4Jul.,2023第 36 卷 第 4 期2023 年 7 月黑 龙 江 环 境 通 报HEI LONG JIANG ENVIRONMENTAL JOURNAL40第 36 卷表 1 不同消解方法的工作曲线1实验1.1 实验仪器LS-75HD 型立式压力蒸汽灭菌器；MASTER型微波消解仪；101-00A 电热恒温鼓风干燥箱；BSA124S 型电子天平；722N 型紫外分光光度计。1.2 实验试剂实验用硫酸、过硫酸钾、钼酸铵、酒石酸锑钾和抗坏血酸，均为优级纯，实验用水为去离子水。磷标准贮备溶液（50g/mL）：用分析天平称取 0.2197g 干燥放冷的磷酸二氢钾，然后用水溶解转移到 1000mL 容量瓶中，加入 800mL 去离子水，再加入5mL硫酸，用去离子水稀释到标线，充分混匀。磷标准溶液（2g/mL）：取 10mL 磷标准贮备溶液移到 250mL 容量瓶中，用去离子水稀释到标线。1.3 消解方法1.3.1过硫酸钾高温高压消解法用比色管量取 25mL 的样品，然后再加入4mL 过硫酸钾，盖塞摇匀，并用布将玻璃塞扎紧。用大烧杯装好，放入蒸汽灭菌器中，在压力为 1.1kg/cm3，温度为 120条件下加热消解30min。待压力表读数降为零后，取出放冷，用去离子水稀释到标线待测5。1.3.2过硫酸钾微波消解法量取 25mL 的样品，加入消解罐，然后再加入4mL过硫酸钾，拧紧罐盖，摇匀。放入微波消解仪中，设置消解条件为 120和 30min。消解结束后取出放冷，用去离子水稀释到标线待测6。1.3.3过硫酸钾恒温干燥消解法用比色管量取 25mL 的样品，然后再加入 4mL过硫酸钾，盖塞摇匀，并用布将玻璃塞扎紧。用大烧杯装好，放入恒温干燥中，在温度为 120条件下加热消解 30min。消解结束后取出放冷，用去离子水稀释到标线待测7。1.4 实验原理与操作水体中的有机磷和无机磷化合物在中性条件下，通过过硫酸钾消解氧化为正磷酸盐。在锑盐的存在下，正磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，磷钼杂多酸立即被抗坏血酸还原生成蓝色的络合物8。向消解后的样品中加入 1mL 抗坏血酸溶液，然后再加入 2mL 钼酸盐溶液充分混匀，室温放置15min。用分光光度计在700nm 波长下，以水为参比，测定样品的吸光度，通过工作曲线得出样品总磷含量8。2结果与讨论2.1 不同消解方法下的工作曲线用移液枪分别移取 0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、10.0、15.0mL 的磷标准溶液到比色管，用 3 种不同的消解方法进行消解，按 1.4 节的操作步骤，以去离子水为参比，测定吸光度。以磷含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线，探究不同消解方法对工作曲线的影响，如表 1 所示。从表 1 可以看出，3 种不同的消解方法绘制出来的工作曲线均具有较好的相关参数，R2都大于0.999，有较好的线性，满足标准要求。2.2 不同消解方法的精密度采用不同的消解方法分别对低（0.020mg/L）、中（0.500mg/L）和高（1.000mg/L）的标准样品进行分析，得到不同消解方法测定结果的精密度，如表2 所示。消解方法1234567abR2高温高压消解0.0000.0320.0640.1870.3110.6110.9430.0312-0.00060.9997微波消解0.0000.0360.0770.1910.3160.6370.9530.03160.00420.9998恒温干燥消解0.0000.0270.0590.1720.3060.6060.8870.0298-0.00010.9996黑 龙 江 环 境 通 报41第 4 期秦云：钼酸铵分光光度法测定水体总磷不同消解方法的对比探究3结论1）3 种不同的消解方法绘制出来的工作曲线均具有较好的相关参数，R2都大于 0.999，有较好的线性，满足标准要求。2）恒温干燥消解只能够用于中浓度和高浓度的样品测试，高温高压消解和微波消解可以适用低、中和高浓度的样品测定，实验条件较好的实验室可以使用微波消解方法，提高测定结果的准确性。参考文献：1王延军,徐敏,孟凡生,等.长江中游黄盖湖富营养化趋势分析及原因诊断 J.湖泊科学,2023,35（4）:114.2张远,林佳宁,王慧,等.中国地表水环境质量标准研究 J.环境科学研究,2020,33(11):25232528.3邱诚,傅倩,景江,等.水中总磷测定方法的研究进展 J.印染助剂,2020,37(8):10-14，26.4 王 晓 玉,罗 志 华,刘 鸿 雁.钼 酸 铵 分 光 光 度 法测 定 总 磷 影 响 因 素 的 探 讨 J.黑 龙 江 环 境 通报,2010,34(4):4143.5何雪,张颖,徐婉莹,等.天然水体总磷测定的消解方法改进研究 J.化学工程师,2022,36(5):2729.6鲁蕴甜,邓靖,杨颖,等.总磷测定中消解问题的研究 J.绿色科技,2021,23(2):108-109，116.7张雪琼.不同的消解方法测定水中总磷的比对试验J.环境科学导刊,2019,38(S2):109111.8GB 11893-89,水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法S.北京：中国环境出版社,2017.表 2 不同消解方法的精密度mg/L平行样品编号高温高压消解微波消解恒温干燥消解0.0200.5001.0000.0200.5001.0000.0200.5001.00010.0190.4910.9960.0200.5001.0000.0180.4940.99720.0180.4980.9980.0190.4950.9980.0170.4910.98730.0200.4960.9950.0200.4980.9970.0190.4950.98240.0200.4951.0000.0190.5001.0000.0200.4890.99150.0180.5000.9890.0200.5000.9960.0190.4980.98360.0190.4941.0000.0200.4971.0000.0170.4920.986平均值0.0190.4960.9960.0200.4980.9990.0180.4930.988标准偏差0.0010.0030.0040.0010.0020.0020.0010.0030006精密度/%4.7080.6340.4152.6260.4140.1766.6060.6470.564从表 2 可知，高温高压消解和微波消解 2 种消解方式对 3 种不同浓度的标准样品测定结果的精密度都小于 5%，表明这 2 种消解方法都具有较好的精密度，可以准确地测定样品数据。而恒温干燥消解在测定低浓度时的精密度超过 5%，在测定中浓度和高浓度时的精密度小于 5%，说明该方法在进行低浓度的样品测定时是不可靠的，可以进行中浓度和高浓度的样品测定。不管是低、中和高浓度，微波消解的精密度都优于高温高压消解和恒温干燥消解，尤其是在低浓度的测定中，微波消解的精密度显著优于高温高压消解和恒温干燥消解。因此，恒温干燥消解只能够用于中浓度和高浓度的样品测试，高温高压消解和微波消解可以适用低、中和高浓度的样品测定，实验条件较好的实验室可以使用微波消解方法，提高测定结果的准确性。