CN1869656A - 沉积物总氮、总磷联合测定分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉积物、土壤总氮总磷测定分析方法，首先将采集的新鲜样品干燥、粉碎、过筛，彻底混匀，称一定量置于消化容器中待用；往称量好样品的消化容器中加入消化剂，混匀；塞紧磨口塞，用纱布裹好，置于高压蒸汽锅中高温消解，冷却后取出；吸取消化上清液进行190～290nm波长扫描，确定最佳吸收波长和背景值；测量吸光值，得到总氮；吸取消化上清液，加入显色剂定容显色，650～750nm波长扫描，确定最佳吸收波长，测定吸光度，得到总磷。本发明样品一次性联合消解、波长扫描确定最佳吸收峰，快速、准确测定沉积物总氮、总磷。该方法特别适用于江、湖、河、库、海等水体底部的沉积物以及土壤中总氮、总磷的联合测定。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种沉积物、土壤总氮总磷测定的技术方法，具体的说是样品一次性联合消解，波长扫描确定最佳吸收峰，扣除背景值，快速、准确测定沉积物总氮、总磷的方法。
二、背景技术
许多研究资料表明，总氮、总磷的含量与湖泊的富营养化程度呈正相关关系。而湖泊沉积物是水环境中污染物的总汇，进入湖泊水体中的污染物质大部分沉积于湖泊底泥中，因此，湖泊沉积物是流域环境变化及人类对环境影响的档案记录，可以通过湖泊沉积物重建湖泊的污染历史。同时沉积物中的营养盐也是湖泊水体富营养化的内负荷。在外源减少或控制外源的情况下，沉积物内负荷将在一定长的时间内阻止或延迟湖泊水质的治理效果，因此，要想有效防治水体富营养化，测定江、湖、河、库、海等水体底部沉积物中总氮、总磷就非常必要。
近百年来，测定沉积物、土壤总氮一般沿用凯氏法或在凯氏法基础上作些改进，但此法操作繁琐，消解时间长，耗电量大，还需要用大量强酸强碱。测定总磷经常使用Na2CO3溶融法，这就需要使用铂坩锅，但因铂坩锅价格昂贵，后改用NaOH在银坩锅中溶融，目前常采用的是在高温炉进行的酸融法。这两项测定都需要数小时的高温、高压消解步骤。由于消解的温度、时间、试剂均对消解有较大影响，而且过硫酸盐溶液不能久放，几乎每次测定都需要同时制作标准曲线，因此总氮和总磷的分别测定费时、耗力、繁琐，如一个人同时承担这两个项目大批量样品的测定感到非常困难。过硫酸盐氧化法测定水中总氮、总磷已被广泛运用，但该法用于测定沉积物总氮、总磷近年来国外也有报道，由于沉积物成分的复杂性导致消化液对光的吸收背景，与水样就有所不同，如果仍然选择在220nm和275nm两波长测定，结果往往很不理想，必须对它的消解液必须进行波长扫描，避开消解液本身敏感吸收区，确定最佳吸收波长，扣除背景值，才能得到准确的测量结果。
三、发明内容
针对当前总氮、总磷消解测定存在的上述问题，本发明的目的是改变传统分析方法，提供一种快速、准确、测定沉积物、土壤总氮总磷分析方法。利用该方法，可以进行样品总氮总磷的一次性联合消解，省时省力，给操作带来很大便利。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将采集的新鲜样品干燥、粉碎、过筛，彻底混匀，称取一定量置于消化容器(比色管)中待用。本发明中，样品为采集后进行冷冻干燥或自然风干样品，研磨后过80～100目筛，消解测定量要小于消化称量高限，消化称量高限由下式表示：
消化称量高限＝[水样高限(20μg/ml)÷C/N×消化剂用量(ml)]/总氮含量(μg/mg)。
(2)配制消化剂，往称量好样品的消化容器中加入消化剂，定容，混匀。消化剂一般采用碱性过硫酸钾(K2S2O8)，配比为每升含K2S2O820g和NaOH 3g。
(3)将消化容器内的消化液进行高温消解，冷却后取出。消化容器应塞紧磨口塞，用纱布裹好，置于高压蒸汽锅中高温消解，消解温度为120～124℃，消解时间30min左右。
(4)以空白为对照，吸取消化上清液进行190～290nm紫外波长扫描，确定最佳吸收波长和背景值。采用上清液进行190～290nm波长扫描，可以避开敏感吸收区，选择标准曲线和样品都共有且明显分开的平滑上升曲线区域为最佳吸收波长。
(5)绘制氮的标准曲线，在最佳吸收波长处测定样品吸光度，根据标曲计算得到样品总氮量，本发明中最佳吸收波长为210nm。
(6)吸取消化上清液，加入显色剂定容显色，以空白为对照，650～750nm波长扫描，测定最佳吸收波长。显色剂为氧化亚锡或钼酸铵-酒石酸锑钾与抗坏血酸混和液，显色温度在20～40℃之间，显色30～60min，所有样品显色时间与标准曲线相同，650～750nm波长扫描确定最佳吸收波长。
(7)绘制磷的标准曲线，在最佳吸收波长处测定吸光度，根据标曲计算得到样品总磷量。本发明中最佳吸收波长为710nm。
本发明采用过硫酸盐联合消解法来测定沉积物、土壤总氮、总磷，不仅能够一次消解就能同时进行总氮、总磷的测定，测量结果准确，而且整个操作过程简单，节省化学试剂，省时省力，在大批量的样品分析中可以提高工作效率。
四、说明书附图
图1是测定总氮时本发明中部分样品消化液190～290nm波长扫描图；
图2是测定总磷时本发明中部分样品消化液650～750nm波长扫描图。
五、具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
取10种不同样品(沉积物4个，土壤6个)进行总氮、总磷的测定，每个样品做3个平行。将采集的新鲜样品冷冻干燥、粉碎、研磨后过80～100目筛，彻底混匀，称取一定量置于比色管中待用。
1、药品配制：
(1)混和氮、磷标曲使用液配制，每毫升使用液中含氮10μg，含磷5μg；
(2)碱性过硫酸钾溶液配制，20g K2S2O4和3g NaOH，溶于无氨水定容至1000ml；
(3)显色剂溶液配制，抗坏血酸溶液，钼酸盐溶液配制见国标水质总磷的测定[GB11893-89]；
2、样品消解：
(1)在50ml比色管中分别加入0ml、1ml、2ml、3ml、4ml、6ml和8ml氮、磷标曲使用混和液；
(2)称量20mg待测样品放入比色管中；
(3)往比色管中加入碱性过硫酸钾溶液25mL，无氨水稀释至50mL；
(4)塞紧比色管的磨口塞，用纱布及棉绳扎紧管塞，将比色管置于压力锅中，121℃加热30min，冷却后取出；
3、样品测定：
(1)总氮测定：吸取消化上清液放入1cm石英比色皿中，以空白为参比，进行190～290nm紫外波长扫描，得到附图1。选择200～220nm比较平滑上升区域中间点210nm为最佳吸收波长，250～290nm之间几乎吸收峰没有变化，选折中间波长为背景值，确定最佳吸收波长210nm和背景值波长275nm，测量吸光值，绘制校准曲线回归方程y＝0.0111x+0.0119，相关系数R＝0.9964，及得出样品中总氮含量，见表1。
(2)总磷测定：吸取10ml消化上清液放入另一比色管中，加入1ml抗坏血酸2ml钼酸盐溶液，用无氨水稀释至25ml，混匀，温度在25℃左右，显色30min，吸取上述溶液放入1cm玻璃比色皿中，以空白为参比，进行650～750nm波长扫描，得到附图2。总磷测定中，磷钼杂多酸以抗坏血酸还原，杂多酸在690～730nm有明显宽系峰系，最大峰值在710nm，确定最佳吸收波长710nm，测量吸光值，绘制校准曲线的回归方程y＝0.0044x+0.0006，相关系数R＝0.9992，及得出样品中总磷的含量，见表1。
表1 十种不同来源样品测量结果
| 编号 | 样品来源 | 总氮项 | 总磷项 | ||
| 总N量(μg) | 总N(％) | 总P量(μg) | 总P(％) | ||
| 1 | 南京玄武湖沉积物 | 60.61261 | 0.292815 | 11.77273 | 0.056873 |
| 2 | 南京莫愁湖沉积物 | 61.63063 | 0.30662 | 18.09091 | 0.090005 |
| 3 | 太湖梅粱湾沉积物 | 41.27027 | 0.203302 | 9.886364 | 0.048701 |
| 4 | 太湖汞湖湾沉积物 | 21.62162 | 0.10757 | 5.909091 | 0.029398 |
| 5 | 湖南石门黄棕壤土 | 44.32432 | 0.210068 | 21.18182 | 0.100388 |
| 6 | 南京淳化红壤土 | 29.62162 | 0.145204 | 10.13636 | 0.049688 |
| 7 | 苏州太仓土壤 | 35.45946 | 0.170478 | 10.65909 | 0.051246 |
| 8 | 无锡城东土壤 | 52.23423 | 0.245231 | 6.795455 | 0.031904 |
| 9 | 如皋窑镇土壤 | 55.81081 | 0.283304 | 8.568182 | 0.043493 |
| 10 | 江阴顾山土壤 | 53.41441 | 0.248439 | 6.295455 | 0.029281 |
4、本发明过硫酸盐联合消解法与传统分析(凯氏法测氮与酸溶法测磷)方法结果比较：
把上述10个不同样品(4个湖泊沉积物6个土壤样品)，每个样品做3个平行，传统方法测定总氮、总磷，结果与本发明上述结果用线性回归方程附于表2。
表2 过硫酸盐联合消解法与传统分析方法结果比较
| 测定项 | 实际使用样品数 | 回归方程 | 相关系数 |
| TN | 7 | y＝1.054x+0.0043 | R＝0.948 |
| TP | 8 | y＝1.032x+0.0051 | R＝0.934 |
结果表明使用本发明所述过硫酸盐联合消解法测定沉积物总氮、总磷与传统分析方法测定结果基本相符，因而本发明可行。
Claims (6)
1、一种沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将采集的新鲜样品干燥、粉碎、过筛，彻底混匀，称取一定量置于消化容器中待用；
(2)配制消化剂，往称量好样品的消化容器中加入消化剂，定容，混匀；
(3)将消化容器内的消化液及样品进行高温消解，冷却后取出；
(4)以空白为对照，吸取消化上清液进行190～290nm紫外波长扫描，确定最佳吸收波长和背景值；
(5)绘制氮的标准曲线，在最佳吸收波长处测定样品吸光度，根据标曲计算得到样品总氮量；
(6)吸取消化上清液，加入显色剂定容显色，以空白为对照，650～750nm波长扫描，确定最佳吸收波长；
(7)绘制磷的标准曲线，在最佳吸收波长处测定吸光度，根据标曲计算得到样品总磷量。
2、根据权利要求1所述的沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于：步骤(1)中，样品为采集后进行冷冻干燥或自然风干样品，研磨后过80～100目筛，消解测定量要小于消化称量高限，消化称量高限＝[水样高限(20μg/ml)÷C/N×消化剂用量(ml)]/总氮含量(μg/mg)。
3、根据权利要求1所述的沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于：步骤(2)中，消化剂采用碱性过硫酸钾，配比为每升含K2S2O820g和NaOH3g。
4、根据权利要求1所述的沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于：步骤(3)中，消解前应塞紧消化容器的磨口塞，用纱布裹好，可置于高压蒸汽锅中高温消解；消解温度为120～124℃，消解时间30min。
5、根据权利要求1所述的沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于：步骤(4)中，上清液进行190～290nm波长扫描，避开敏感吸收区，选择标准曲线和样品都共有且明显分开的平滑上升曲线区域为最佳吸收波长。
6、根据权利要求1所述的沉积物总氮、总磷联合测定分析方法，其特征在于：步骤(6)中，显色剂为氧化亚锡或钼酸铵-酒石酸锑钾与抗坏血酸混和液，显色温度在20～40℃之间，显色30～60min，所有样品显色时间与标准曲线相同，650～750nm波长扫描确定最佳吸收波长。
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