摘要

本文系统梳理了紫外可见分光光度计在环境检测领域针对水质、大气和土壤样品的检测应用，详细阐述了化学需氧量（COD）、重金属离子、甲醛等典型污染物的检测步骤，并从样品前处理、仪器校准、干扰控制等维度提出规范化操作要点，为环境监测实验室提供技术参考。

关键词

紫外可见分光光度计；环境检测；化学需氧量（COD）；总磷；六价铬；甲醛样品前处理；检测步骤；质量控制 ；注意事项

引言

紫外可见分光光度法凭借其操作简便、灵敏度高、检测范围广等优势，在环境污染物监测中占据重要地位。随着《“十四五” 生态环境监测规划》对精准监测的要求提升，规范检测流程、控制测量误差成为保证数据有效性的关键。本文基于国家标准方法，结合实验室实践经验，对环境检测中三类典型样品的紫外可见分光光度检测技术进行系统解析。

一、水质样品检测应用与操作规范

（一）化学需氧量（COD）检测

1. 检测原理

在强酸性条件下，重铬酸钾将水样中还原性物质氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据消耗的重铬酸钾量计算 COD 值。在 600nm 波长处，三价铬离子的吸光度与 COD 浓度呈线性关系（依据 HJ 828-2017 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品前处理

• 取 10.00mL 混匀水样于 250mL 磨口锥形瓶中，加入 10.00mL 重铬酸钾标准溶液（0.25mol/L）和几颗防爆沸玻璃珠

• 连接回流装置，从冷凝管上口缓慢加入 30mL 硫酸 - 硫酸银溶液（10g/L 硫酸银溶于硫酸）

• 加热回流 2 小时，冷却后用 90mL 水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶

（2）显色与测量

• 溶液冷却至室温后，加入 3 滴试亚铁灵指示剂

• 用硫酸亚铁铵标准溶液（0.1mol/L）滴定，溶液颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点

• 同时做空白试验，以蒸馏水代替水样按同步骤操作

• 计算 COD 值：COD(mg/L)=frac{(V_0-V_1)times Ctimes8times1000}{V}，其中V_0为空白消耗硫酸亚铁铵体积，V_1为样品消耗体积，C为硫酸亚铁铵浓度，V为水样体积

3. 注意事项

• 氯离子干扰控制：当水样中氯离子浓度超过 1000mg/L 时，需加入 0.4g 硫酸汞络合氯离子

• 温度控制：回流过程中需保持微沸状态，温度波动应≤±5℃

• 试剂纯度：重铬酸钾需经 120℃烘干 2 小时，硫酸亚铁铵溶液需每日标定

• 安全操作：硫酸 - 硫酸银混合液具有强腐蚀性，需在通风橱中操作

（二）重金属离子（以六价铬为例）检测

1. 检测原理

在酸性介质中，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色络合物，于 540nm 波长处测定吸光度，其吸光度与六价铬浓度符合朗伯 - 比尔定律（依据 GB 7467-1987 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品前处理

• 取 50mL 水样，若水样浑浊需用 0.45μm 滤膜过滤，调节 pH 至 7 左右

• 若水样中存在氧化性或还原性物质，需加入尿素和亚硝酸钠溶液消除干扰

（2）显色与测量

• 向 50mL 比色管中加入水样，加入 2.5mL 二苯碳酰二肼溶液（2g/L）

• 摇匀后加入 2.5mL 硫酸溶液（1+1），定容至 50mL，静置 10 分钟

• 以纯水为参比，用 10mm 比色皿在 540nm 处测定吸光度

• 绘制标准曲线：取 0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00mL 六价铬标准溶液（10μg/mL），按同步骤显色测量

3. 注意事项

• pH 控制：显色反应最佳 pH 范围为 5-8，需用 pH 试纸或酸度计精确调节

• 显色时间：显色后 10-20 分钟内完成测量，超过 30 分钟吸光度会下降

• 有机物干扰：当水样中有机物含量高时，需用高锰酸钾氧化法预处理

• 器皿处理：玻璃器皿需用 10% 硝酸浸泡 24 小时，避免铬污染

二、大气样品检测应用与操作规范

（一）甲醛检测

1. 检测原理

空气中的甲醛被吸收液（水或稀硫酸）吸收后，在酸性条件下与乙酰丙酮及铵离子反应生成黄色化合物，于 414nm 波长处测定吸光度，根据吸光度计算甲醛浓度（依据 HJ 601-2011 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品采集与前处理

• 用气泡吸收管以 0.5L/min 流量采集空气样品 20 分钟，吸收液体积为 5mL

• 采集后将吸收液移入 10mL 比色管，用水定容至 10mL

（2）显色与测量

• 向比色管中加入 2.5mL 乙酰丙酮溶液（体积分数 0.25%）和 2.5mL 乙酸铵溶液（250g/L）

• 混匀后置于 60℃水浴中加热 15 分钟，取出冷却至室温

• 以试剂空白为参比，用 10mm 比色皿在 414nm 处测定吸光度

• 标准曲线绘制：取 0、0.10、0.50、1.00、3.00、5.00mL 甲醛标准溶液（10μg/mL），按同步骤操作

3. 注意事项

• 采样效率：吸收管阻力应控制在 6.7±0.7kPa，气泡吸收管的吸收效率需≥95%

• 温度控制：显色温度需严格控制在 60±2℃，温度过低显色不完全，过高会导致颜色褪色

• 共存物质：二氧化硫浓度＞10mg/m³ 时会对测定产生干扰，需用硫酸锰滤纸排除

• 试剂保存：乙酰丙酮溶液需避光保存于棕色瓶中，可稳定保存 1 个月

（二）臭氧检测

1. 检测原理

臭氧与靛蓝二磺酸钠（IDS）溶液反应，使蓝色逐渐褪色，在 610nm 波长处测定吸光度，吸光度的降低值与臭氧浓度成正比（依据 HJ 504-2009 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品采集与前处理

• 用内装 10mL IDS 标准溶液的多孔玻板吸收管，以 0.5L/min 流量采集空气样品 5-30 分钟

• 采集后立即用黑色避光材料包裹吸收管，带回实验室

（2）测量操作

• 将吸收液移入 10mm 比色皿，以水为参比，在 610nm 处测定吸光度A

• 同时测定未采样的 IDS 标准溶液吸光度A_0

• 臭氧浓度计算：C(O_3,mg/m³)=frac{(A_0-A)times B_s}{V_n}，其中B_s为标准曲线斜率的倒数，V_n为标准状态下的采样体积

3. 注意事项

• 避光要求：从采样到测定全程需避光，避免臭氧分解和 IDS 溶液光解

• 温度影响：采样时吸收液温度应保持在 20±4℃，温度每变化 1℃，臭氧浓度需校正 4.7%

• 干扰物质：二氧化氮浓度＞0.2mg/m³ 时会使测定结果偏高，需用氨基磺酸钠溶液消除

• 采样时间：当臭氧浓度＞0.6mg/m³ 时，采样时间不宜超过 15 分钟，避免吸收液过度褪色

三、土壤样品检测应用与操作规范

（一）总氮检测

1. 检测原理

土壤样品经高温催化氧化，使含氮化合物转化为硝酸盐，在酸性条件下，硝酸盐与磺胺和 N-1 - 萘基乙二胺反应生成红色偶氮化合物，于 543nm 波长处测定吸光度，计算总氮含量（依据 LY/T 1228-2015 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品前处理

• 称取 0.5-2.0g 风干土壤样品（过 100 目筛）于消解管中

• 加入 5mL 碱性过硫酸钾溶液（40g/L），加水至 25mL，摇匀

• 置于高压蒸汽灭菌器中，121℃消解 30 分钟，冷却后用盐酸（1+9）调节 pH 至 5-9

（2）显色与测量

• 取 10mL 消解液于 25mL 比色管中，加入 1mL 磺胺溶液（10g/L）和 1mL N-1 - 萘基乙二胺溶液（1g/L）

• 定容至 25mL，避光显色 10 分钟

• 以试剂空白为参比，用 10mm 比色皿在 543nm 处测定吸光度

• 标准曲线绘制：取 0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0mL 硝酸钾标准溶液（100mg/L），按同步骤操作

3. 注意事项

• 土壤研磨：样品需充分研磨过筛，粒径不均匀会导致消解不完全

• 消解控制：高压消解时需确保压力达到 1.1kg/cm²，温度稳定在 121℃，消解时间不少于 30 分钟

• pH 调节：显色反应需在酸性条件下进行，pH 值应严格控制在 5-9 范围内

• 空白实验：每批样品需做 2 个空白试验，空白吸光度应≤0.030，否则需检查试剂纯度

（二）有机磷农药（以对硫磷为例）检测

1. 检测原理

土壤中的对硫磷经提取、净化后，在碱性条件下水解生成对硝基酚，对硝基酚在碱性溶液中呈黄色，于 400nm 波长处测定吸光度，计算对硫磷含量（依据 GB/T 15550-1995 标准）。

2. 检测步骤

（1）样品前处理

• 称取 20g 风干土壤（过 20 目筛）于 250mL 具塞锥形瓶中

• 加入 100mL 丙酮 - 石油醚（1:1，V/V）混合液，振荡提取 30 分钟，过滤

• 滤液浓缩至约 5mL，经硅胶柱净化，用石油醚 - 乙酸乙酯（9:1，V/V）洗脱，收集洗脱液并浓缩至近干

• 用 0.1mol/L 氢氧化钠溶液溶解残渣，定容至 10mL

（2）测量操作

• 取 5mL 定容液于 10mL 比色管中，用 0.1mol/L 氢氧化钠溶液定容至 10mL

• 以 0.1mol/L 氢氧化钠溶液为参比，用 10mm 比色皿在 400nm 处测定吸光度

• 标准曲线绘制：取 0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0mL 对硫磷标准溶液（100μg/mL），按前处理步骤制得标准溶液后测定

3. 注意事项

• 提取效率：振荡提取时温度应保持在 25±5℃，振荡速度不低于 150 次 / 分钟

• 净化条件：硅胶柱需预先用 60mL 石油醚活化，上样后洗脱速度控制在 2-3mL/min

• pH 控制：测定溶液的 pH 值应≥12，否则对硝基酚显色不完全

• 溶剂纯度：所有有机溶剂需经重蒸馏，避免杂质干扰测定

四、检测质量控制要点

（一）仪器校准与性能验证

• 波长校准：每月使用钬玻璃标准片在 241.1nm、278.7nm、361.5nm 等特征波长处校准，误差应≤±0.5nm

• 吸光度校准：用 50mg/L 重铬酸钾标准溶液（0.001mol/L 硫酸介质）在 235nm、257nm、313nm、350nm 处验证，吸光度偏差应≤±1.0%

• 基线漂移：在 200-800nm 范围内扫描，30 分钟内基线漂移应≤±0.005Abs/h

（二）样品管理规范

• 保存条件：水质样品需在 4℃冷藏，保存时间不超过 24 小时（COD）或 48 小时（重金属）

• 平行样检测：每批样品应做 10% 的平行双样，相对偏差应≤10%

• 加标回收率：定期进行加标回收实验，水质样品加标回收率应控制在 80-120%，土壤样品应控制在 70-130%

（三）常见干扰与解决方案

五、结论

紫外可见分光光度法在环境检测中展现出广泛的适用性和技术优势，其检测准确性高度依赖规范的操作流程与严格的质量控制。本文所述的水质、大气和土壤典型样品检测步骤，均基于现行国家标准方法制定，实验室操作人员需根据实际样品特性，优化前处理工艺，控制环境条件，强化仪器维护，以确保监测数据的科学性和可比性，为环境污染防治与生态环境管理提供可靠的数据支撑。

参考文献

[1] HJ 828-2017, 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法 [S].

[2] GB 7467-1987, 水质 六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法 [S].

[3] HJ 601-2011, 环境空气 甲醛的测定 乙酰丙酮分光光度法 [S].

[4] HJ 504-2009, 环境空气 臭氧的测定 靛蓝二磺酸钠分光光度法 [S].

[5] LY/T 1228-2015, 森林土壤氮的测定 [S].

[6] GB/T 15550-1995, 土壤质量 总有机磷农药的测定 气相色谱法 [S].

科学数据声明：

1、本文数据来源：  

   - 设备：坤灵(KunlyTek) i8D型双光束紫外可见分光光度计  

   - 固件版本：V2.1.5（[版本说明]

   - 测试环境：25±1℃, RH45±10%  

2、法律地位：  

   > 本提及仅确认数据采集工具，不构成产品性能描述或担保。  

   > 实际效果受样品基质、操作规范及环境因素影响。  、

3、用户义务：  

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