德國elementar / 六月電子報-總氮總磷分析對於水質檢驗的重要性

說明

農業、工業和相關研究的最重要挑戰之一是管理對食品，飼料和水的日益增長的需求。 在這種情況下，氮（N）是一種重要的營養素，因為它是蛋白質的組成部分，並且對所有生物都是必不可少的。 儘管N₂是空氣的主要成分，但氮通常是限制農業生態系統中植物生長的因素。 因此，通過肥料向土壤中加入氮素是增加作物產量的常用方法。 不幸的是，在許多農業地區過量使用化肥導致環境問題，例如水優養化和生物多樣性喪失。

地表水中的高硝酸鹽/亞硝酸鹽濃度來自化肥，且還影響地下水品質，因為硝酸鹽具有很高的浸出性，並且可以迅速被帶走。 飲用水中產生的高濃度硝酸鹽或亞硝酸鹽可能危害健康，特別是對於兒童和孕婦。 因此，對水進行氮氣監測對於保護水生系統和人類健康至關重要。經由新的acquray系列，Elementar使用了一種全新的方法，可輕鬆分析水中的總有機碳（TOC），總氮（TN）和總磷（TP）。 對於需要高實驗室效率儀器的實驗室來說，acquray將是理想的解決方案。

水中總氮分析原理

水中的氮可以通過不同的方法測定。 由於acquray系統利用濕式化學氧化法進行TOC分析，因此也為TN模組選擇了濕式化學法。 帶有TN模組的acquray的示意圖如圖1所示，下面將逐步說明TN分析的測量原理。

1.將30 ml用H₃PO₄調節至氧化目標pH的樣品引入系統。 在消化反應器中，將樣品與過二硫酸氫鹽 (peroxodisulfate)緩衝溶液混合。 結合熱紫外線輻射的照射，樣品中的所有氮化合物均被氧化為硝酸鹽。

2.將消化液注入到連續流動的載流中。 用氫氧化鈉緩衝溶液和咪唑。 緩衝溶液需要約8的pH值才能穩定背景電解質的方法。

3.在下一步中，在較高的pH值下，所有硝酸鹽都還原為亞硝酸鹽，因為在還原步驟中使用的金屬鎘的壽命比酸性條件更長。載體溶液包含硫酸銅，這有助於連續還原鎘還原劑。

4.隨後，添加磷酸以達到酸性環境，以將亞硝酸鹽與亞磺酰胺重氮化 (diazotise)成對重氮鹽，然後將其與N-(1- naphthyl)ethylenediamine偶聯形成紅色可溶性染料。 5.用光度計在546nm下測定紅色可溶性染料的消光。

Acquray各式功能展示

在消化過程中達到pH值和形成紅色偶氮染料非常重要。 因此，具有極高或極低pH值的樣品以及具有高緩衝能力的樣品可以模擬不同的結果。建議將此類樣品稀釋並檢查結果的一致性。如果無法稀釋，則必須調整試劑的pH值。對於總有機碳含量超過100 mg/l的樣品，由於氧化能力可能不足，因此測定氮的產量可能會降低。

干擾因素

此類樣品應稀釋以檢查其一致性，或應採用標準添加技術。在海水樣品中，可能會發生高濃度的鈣和鎂。 在鹼性介質中，可能會形成干擾紫外線消化的氫氧化鎂或其他氫氧化物或碳酸鈣。如果樣品包含較大的顆粒（直徑> 50μm），則建議使用均質設備，避免acquray TN模組中的閥門和管子可能會被阻塞。

校正及分析範圍

國際ISO 29441標準描述了濕式化學法總氮 TN測定必須使用自動流動注射系統進行2至20 mg / l範圍內的氮分析。該測量範圍可經由acquray系統實現。 此外，稀釋樣品的測量範圍為0.05至2 mg/l。TN模組中兩種不同的樣品定量Loop長度提供了充分的靈活性，並涵蓋了兩個測量範圍：較低的測量範圍（0.05至2 mg/l）和較高的測量範圍（0.5至20 mg/l）。

在acquray總磷模組中，較高及較低的線性校正範圍

為了獲得最佳結果，尤其是在低測量範圍內，必須考慮前面所述的干擾。通常，可以使用線性校準曲線評估兩個測量範圍內的準確度。 圖2顯示了兩個量程的正常校準曲線。 對於較低的測量範圍（圖2a），可以預期r值> 0.999，Proc.-SD <0.03 mg/l。 對於上限範圍（圖2b），r值通常> 0.999，Proc.-SD <1 mg/l。

準確性及重複性

下表顯示了標準和真實樣品的典型準確度和重現性數據，其中考慮了手冊中所述的水和化學物質的質量標準。 表1.一系列TN標準的示例性準確性和可重複性結果。

表一顯示於acquray TN模組一系列標準品之準確性及重複性分析結果

標準偏差在精度數據之內 符合ISO 29441標準。表2.真實地表水樣品中總氮的示例性準確性和可重複性結果。

表一顯示acquray TN模組一系列實測地表水之準確性及重複性分析結果

應用

該acquray系統可用於不同種類的水（如地下水，飲用水或地表水中）中總氮的測定。 結合TOC和選配TP總磷分析，該acquray系統可以從一個樣品中獲得其他數據，以描述水質並估算與環境的相關性。可以分析鹽度高的樣品，例如土壤洗出液，土壤萃取物或廢水。

概要

acquray系列的模組化概念提供了產業領先的多功能性。它包括一個TOC分析儀基本功能，可以隨時將其他附加模組、方便地連接到該功能。 對於液體樣品的分析，有兩個獨特的模組可用於根據ISO 29441測定水中的總氮，並根據ISO 15681測定水中的總磷。而如全自動分析、無人看守的操作及操作者友好的介面也使acquray系列成為研究和高通量實驗室的最佳解決方案。

資料來源：elementar官網

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