UV_VIS分光光度法在环境监测上的应用及测定方法的选择

( 540, KMnO ) KMnO
( 540, K CrO ) K CrO
4
4
27
27
2. 3 干扰组分或混浊试样分析 双波长分光光度法
双波长分光光度法可以进行多组分同时测定而无需解联立方程, 也可以方便地校正背景吸收及吸收
曲线重叠的干扰, 可以进行混浊试样的分析和导数光谱的研究等。但利用双波长分光光度法进行定量分
标准溶液制作吸收曲线, 如图 2 所示。从图 2 可知,
波长分别选在 540nm 和 440nm( K2 Cr2 O7 标准溶液最 大吸收峰在 350nm, 但此波长处 Fe3+ 会有强烈吸收,
故不采用 350nm 吸收峰, 而用 440nm 波长时的吸收峰) 。 解联立方程式分光光度法的测定步骤:
( 2) 待测混合组分样液在 440nm 和 540nm 处的吸光度 A 440 , A 540
( 3) 解联立方程式, 得到 CKMnO 和 CK CrO
4
27
A = bc + 440
( 440, KMnO4) KMnO4
bc ( 440, K2CrO7) K2CrO7
A = bc + bc 540
二氧化氮和可吸入颗粒物三项指标, 通过布点采样监测, 再结合空气污染指数( API) 计算, 可给出该城市的 空气质量等级。但仅依靠这三项指标计算的空气污染指数, 对于特大型城市及城市群来说, 已经不适应公 众的环境健康要求, 鉴此, 国家环保部在 2009 年 3 月, 增订了臭氧指标。在空气污染指数计算体系中, 除 了颗粒物指标采用重量法外, 其他的气态污染物指标均可用 UV- VIS 分光光度法测定, 具体项目见表 4 所示。
方法 纳氏试剂 水杨酸- 次氯酸钠 过硫酸钾氧化- 紫外光度 N- (1- 萘基) - 乙二胺 酚二磺酸 直接紫外光度测定
钼酸铵
测定范围 ( mg L) 0. 025~ 2 0. 01~ 1. 0 0. 05~ 4
0. 003~ 0. 2 0. 02~ 2. 0 0. 08~ 4. 0 0. 01~ 0. 6
图 1 差示光度法与普 通光度法的区别
差示分光光度法的测定步骤:
( 1) 采用浓度为 Cs 的标准溶液为参比溶液; ( 2) 测定一系列已知的 C 标准溶液的相对吸光度( Ar ) ;
( 3) 绘制 Ar - C 工作曲线;
( 4) 由测得试样溶液的相对吸光度 Ar, x , 即可从 Ar - C 工作曲线上求出 C;
0. 02~ 3. 0 0. 002~ 0. 04
0. 03~ 5. 0 0. 01~ 0. 8 0. 01~ 0. 3 0. 004~ 1
0. 06~ 3 0. 007~ 0. 5
吸收波长 nm
518
450
525 485 510 554 510 540 457 510
标准号
GB 7471 87[15]
( 5) 根据 Cx = Cs+ C 求出试样浓度 Cx 。
2. 2 多组分混合物的分析 解联立方程式光度法
采用双波长分光光度法可直接测定混合组分,
但如果实验室只有单波长分光光度计时, 则可采用
解联立方程式的方法, 求出各组分的含量。例如同
时测定水样中 Mn 和 Cr 的含量。试样经过处理后, 得到 MnO4 - 和 Cr2 O72- 。首 先用 KMnO4 和 K2Cr2O7
比, 差示法则选用已知浓度的溶液作参比。如图 1
所示, 假设以空白溶液作参比时, 浓度为 Cs 的标准
溶液透光度 T s = 10% , 浓度为 Cx 的 试液的透光度
Tx = 5% ; 差示法用浓度为 Cs 的标准溶液作参比调
节Tr = 100% , 相当于仪器的读数标尺扩大了 10 倍,
测量读数的相对误差也就缩小了 10 倍,
nm
标准号
测定组分
方法
测定范围 吸收波长
( mg L)
nm
标准号
COD
快速消解 15~ 250 分光光度法 100~ 1000
440 20 600 20
挥发酚类 4- 氨基安替比林 0. 002~ 6
HJ T399 2007[ 5]
苯胺类
萘乙二胺
0. 03~ 50
460 HJ 503 2009[6] 545 GB 11889 89[ 7]
2 测定方法的选择
环境监测体系成分复杂多变, 待测物浓度或高或低, 干扰物的浓度差别大, 在具体分析时必须选择好 分析方法。常见的分析方法有差示分光光度法、解联立方程式光度法、双波长分光光度法等。
表 4 UV - VIS 分光光度法测定环境空气 质量指标
测定组分 二氧化硫 二氧化氮
臭氧 苯胺类 硝基苯类
图 2 KMnO4 和 K2 Cr2 O7 标准溶液吸收
( 1) 根据 = A bc, 用 KMnO4 和 K2Cr2O7 标准溶液分别在 440nm 和 540nm 处测定吸光度, 计算两波长 处的吸光光系数 ( 440nm, KMnO4 ) 、( 540nm, KMnO4 ) 、( 540nm, K2 Cr2 O7 ) 、( 540nm, K2 Cr2 O7 ) 。
1 UV- VIS 分光光度法在环境监测中的应用
1. 1 有机污染物的测定 1) 综合性指标测定。我国水体中有机污染物( 主要的耗氧污染物) 超标情况十分严重。由于水中有机
物的成分十分复杂, 在现有技术装备和财力的条件下, 很难定量分析各种有机物的含量。因此, 作为反映 水体受耗氧污染物污染程度的综合性指标 COD 的测定, 仍将是水环境监测的重要方法。COD 测定的国标 方法是利用过量 K2CrO7 氧化有机物, 回流两小时后回滴剩余的 K2CrO7, 根据回滴溶液用量计 算水样的 COD。这种方法耗时较长[ 4] 。采用快速消解分光光度法测定 COD( 见表 1) , 解决了国标方法中耗时长, 操 作繁琐等问题, 目前已广泛用于科研及在线水质监测。
2) 类别性指标测定。除了采用综合性指标 COD 来评价水体受有机物污染的程度, 有时还需测定具体 类别有机物的含量, 如挥发酚类、石油类、硝基苯类、苯胺类等。这些项目都可采用分光光度法, 部分项目 见表 1 所示。
表 1 UV- VIS 分光光度法测定有机物
测定组分 方法
测定范围 吸收波长
( mg L)
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广东石油化工学院学报
2011 年
氮、有机氮和总氮。而磷的形式有总磷、可溶性正磷酸盐和可溶性总磷酸盐, 这些磷的形式都可以通过预
处理方法后转变成正磷酸盐, 然后采用分光光度法测定, 具体见表 2。
表 2 UV - VIS 分光光度法测定水体富营 养化指标
测定组分 氨氮 总氮
亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 正磷酸盐
中图分类号: X502
文献标识码: A
文章编号: 1671- 6590( 2011) 04- 0015- 05
在化学物质中, 大部分的无机物和有机物在紫外可见光区都有吸收, 因此均可借 UV- VIS( 紫外- 可 见) 分光光度法加以测定。美国的水和废水标准检验方法中光度法约占 37. 4% [ 1] , 我国水和废水监测分 析方法中光度法约占 35% [2] , 几乎每个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计。近三年来, 国家环境 保护部修订或更新了许多用 UV- VIS 分光光度法测定环境指标的标准方法。这种局面的形成和 UV- VIS 分光光度法的本身特点分不开, 它具备了仪器价格相对低廉, 分析灵敏度高、选择性好、准确度高、适用浓 度范围广, 分析成本低、操作简便快捷等各种优势[3] 。
AN ( 2 ) AN ( 1 ) , 则: A 21 = A ( M+ N ) ( 2 ) - KA ( M+ N) ( 1 ) = AM ( 2 ) + AN ( 2 ) - K ( AM ( 1 ) + A N ( 1 ) ) = A M
HJ T 344 2007[ 16]
GB 11906 89[17] GB 7469 87[18] HJ T 345 2007[ 19] HJ 490 2009[20] GB 7470 87[21] GB 7467 87[22] HJ 486 2009[23] GB 7485 87[24]
1. 4 空气中气态污染物含量的测定 空气污染物按其存在状态分为气溶胶和气态污染物。根据我国城市的空气污染状况, 考虑二氧化硫、
1. 3 重金属指标的测定 在环境污染方面重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素, 其在人体中累
积达到一定程度, 会造成慢性中毒。因此在我国的地表水环境质量标准( GB 3838 2002) 、生活饮用水卫 生标准( GB 5749 85) 、污水综合排放标准( GB 8978 1996) 都有具体的重金属检测项目和含量限定值。这 些重金属含量都可以采用分光光度进行测定, 部分项目见表 3 所示。
吸收波长 nm 420 697
220 275 540 410
220 275 700
标准号 HJ 535 2009[ 8]
HJ 536 2009[ 9] GB 11894 89[10] GB 7493 87[11] GB 7480 87[12]
HJ T 346 2007[ 13] GB 11893 89[14]
表 3 UV- VIS 分光光度法测定重金属
测定组分 镉
锰
汞 铁 银 铅 六价铬 总铬 铜 砷
方法
双硫腙
甲醛肟
高碘酸钾 双硫腙
邻菲罗啉 镉试剂 2B
双硫腙 二苯碳酰二肼 2, 9- 二甲基- 1, 10- 菲罗啉 二乙氨基二硫代甲酸银
测定范围 ( mg L)
0. 001~ 0. 05
0. 05~ 4. 0
( 广东石油化工学院 环境工程学院, 广东 茂名 525000)
摘要: 近三年来, 国家环境保护部修订或更新了许多用 UV- VIS( 紫外- 可见) 分光光度法测定环境指标的标准方法。就 UV
- VIS 分光光度法在环境监测 领域中的应用进行分类阐述, 并对环境指标的测定方 法选择进行分析。
关键词:UV- VIS 分光光度法; 环境 监测; 分析方法标准
吸收波长 nm 577 575 540 254 610 545 545
标准号 HJ 482 2009[25] HJ 483 2009[26]
HJ 479 2009 GB T 15438 1995[ 28]
HJ 504 2009[29] GB T 15502 1995[30] GB T 15501 1995[31]
方法 甲醛- 盐酸副玫瑰苯胺 四氯汞盐- 副玫瑰苯胺
盐酸萘乙二胺 紫外光度法
靛蓝二磺酸钠 盐酸萘乙二胺 锌还原- 盐酸萘乙二胺
测定范围 ( mg m3) 0. 007~ 0. 667 0. 005~ 0. 18 0. 024~ 2. 0 0. 002~ 2 0. 04~ 0. 5 0. 5~ 600 6~ 1000
析的困难之处在于最佳分析波长和参比波长的选择。最佳波长的选择有等吸收法和系数倍率法( K 系数
法) 。目前比较实用的是后者, 其基本原理如下。
在给定的实验条件下, 在所选定的波长范围内测定 n 个实验数据( 、A M ( ) 、A N ( ) ) 。其中 为测定
波长, AM ( ) 为该波长处待测组分 M 的吸光度, AN ( ) 为该波长下干扰组分 N 的吸光度。设置系数 K =
第 21 卷 第 4 期 2011 年 8 月
广东石油化工学院学报 Journal of Guangdong University of Petrochemical Technology
Vol. 21 No. 4 Aug. 2011
UV- VIS 分光光度法在环境监测上的应用 及测定方法的选择
陈梅芹, 吴景雄
第4期
陈梅芹等: UV- VIS 分光光度法在环境监测上的应用及测定方法的选择
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2. 1 高浓度组分测定 差示光度法
吸光度值 A 在 0. 2~ 0. 8 范围内误差最小。超出此范围, 如高浓度或低浓度溶液, 其吸光度测定误差 较大。尤其是高浓度溶液, 更适合用差示法[32] 。一
般分光光度测定选用试剂空 白或溶液空白 作为参
1. 2 水体富营养化指标的测定 氮和磷是生物生长必需百度文库素, 但水体中的氮和磷含量太高, 会使水体因富营养化, 最终导致水质恶化,
因此这两个指标是水体水质分析中的必测指标。人们关注水体中的氮的形式有氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐
收稿日期: 2011- 03- 18; 修回日期: 2011- 04- 26 作者简介: 陈梅芹( 1979 ) , 女, 汉族, 福建漳平人, 硕士, 讲师, 主要研究方向: 环境监测。