水中总磷和正磷酸盐的区别以及测定方法

水中总磷和正磷酸盐的区别以及测定方法

 

水是生命之源，水质安全直接关系到人类的健康和生态环境的稳定。磷元素作为水体中的重要营养物质，其含量和形态对水体的富营养化程度有着重要影响。总磷和正磷酸盐是水中磷元素的两种常见形态，准确区分和测定它们对于水质监测、环境科学研究以及污水处理等领域具有重要意义。

水中总磷与正磷酸盐的区别

定义与形态
总磷：指水体中磷元素的总含量，涵盖了溶解态的磷酸盐、有机磷、无机磷（非磷酸盐形式）、颗粒态磷等所有形态的磷。它反映了水体中磷的总体负荷，是衡量水体富营养化程度的重要指标之一。

正磷酸盐：即磷酸根与其他阳离子形成的盐，如磷酸钠等，是磷的一种无机形态，也是许多磷污染物中可以被生物降解的部分。在水中，正磷酸盐通常以H?PO??、HPO???、PO???等形态存在。

环境影响
总磷：由于包含了所有形态的磷，因此更容易导致水体的富营养化。当水体中总磷含量过高时，会促使藻类等浮游植物大量繁殖，造成水体透明度下降、溶解氧减少，进而影响水生生物的生存和繁殖，甚至导致水体生态系统崩溃。

正磷酸盐：作为可降解的磷形态，其浓度的高低直接影响了水体中磷的污染程度。虽然正磷酸盐是藻类生长的直接营养源之一，但水体中总磷含量过高时，往往不仅仅是正磷酸盐的问题，还包括其他形态磷的积累。

来源
总磷：来源广泛，包括自然过程和人为活动。自然过程如岩石风化和植物腐烂会释放磷；人为活动则包括化肥使用、生活污水和工业废水排放等。

正磷酸盐：主要来源于生活污水、工业废水以及农业面源污染。例如，洗涤剂中含有大量的正磷酸盐，随着生活污水的排放进入水体；工业生产中，一些化工、制药等行业也会产生含有正磷酸盐的废水。

水中总磷的测定方法

分光光度法
原理：基于磷元素对紫外或可见光谱的吸收特性，通过测量吸收率来计算水中总磷的浓度。常用的方法有钼锑抗分光光度法、钼酸铵分光光度法等。例如，在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑钾反应，生成磷钼杂多酸，被还原剂抗坏血酸还原，变成蓝色络合物磷钼蓝，在波长710nm处光的吸收程度与磷钼蓝的浓度成正比。

优点：操作简便、灵敏度高、准确度高、重现性好，适用于各种类型的水样测定。

缺点：部分样品可能含有干扰物质，如砷、铬、硫等，这些物质可能对测定结果产生影响；该方法的结果受到操作条件的影响，如温度、pH值等。

原子荧光光谱法
原理：利用磷元素在高温下激发产生的原子荧光现象，通过测量荧光强度来计算水中总磷的浓度。

优点：具有高精度、高灵敏度的特点，适用于含有微量元素的水样；具有较好的选择性和稳定性，能够有效避免其他元素的干扰。

缺点：仪器价格较高，操作相对复杂，需要专业的技术人员进行操作和维护。

电化学分析法
原理：通过测量电极间的电位变化来推算水中总磷的浓度。主要包括电流滴定法、电位滴定法和库仑滴定法等。

优点：选择性好、准确度高，适用于复杂样品的测定。

缺点：需要特殊的电化学仪器和试剂，操作较为复杂，电极寿命较短，需要定期更换。

离子色谱法
原理：通过将水样提取出来，经过一系列的前处理步骤（如固相萃取、柱前分离等），然后采用高效液相色谱仪进行分析。

优点：具有较高的选择性和准确性，能够有效测定水中各种形态的无机磷。

缺点：设备成本较高，操作技术要求较高，前处理过程较为繁琐。

水中正磷酸盐的测定方法

磷钼蓝—抗坏血酸分光光度法
原理：在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应生成黄色的磷钼杂多酸（即磷钼黄），进而被还原剂抗坏血酸还原成磷钼蓝。磷钼蓝颜色（蓝色）的深浅与PO???含量成正比，故可用分光光度法在波长710nm测定。

适用范围：适用于原水、循环冷却水和磷—锌预膜液中磷酸根含量以及污水的测定，其测定范围是PO???含量为0.0250mg/L。

操作要点：配制试剂时要注意试剂的浓度和有效期，操作过程中要严格控制反应条件，如酸度、温度、显色时间等，以保证测定结果的准确性。

磷钒钼黄分光光度法
原理：在酸性介质中，磷酸根与钼酸根和偏钒酸根（VO??）反应生成黄色的磷钒钼酸配合物。使用分光光度计时，在420nm处，溶液黄色的深浅与磷酸根的含量成正比，故可用分光光度法测定。

适用范围：适用于锅炉水中正磷酸根含量的测定，其测定范围是PO???含量为1—30mg/L。

注意事项：影响显色反应的主要因素是溶液的酸度和温度，故测定水样时的酸度和温度与绘制标准曲线时尽可能一致。若温差大于5℃，则应采取必要的加热和冷却措施。

原子荧光光谱法
原理：与总磷测定中的原子荧光光谱法类似，将待测水样与酸性试剂反应生成相应的金属离子，然后使用原子荧光光谱仪对金属离子进行激发和检测，从而得到待测水样中正磷酸盐的含量。

优点：灵敏度高、选择性好，适用于各种类型的水样。
缺点：需要较为复杂的仪器设备和专业的操作技能。

电导率法
原理：基于溶液中离子浓度变化引起电阻率变化的原理进行分析。将待测水样与含有指示剂的试剂混合，然后通过测量混合液的电导率来推算出待测水样中正磷酸盐的含量。

优点：操作简单、成本低廉。
缺点：受到水质条件和试剂质量的影响较大，准确性稍差。

水中总磷和正磷酸盐在定义、形态、环境影响和来源等方面存在明显区别。准确测定水中总磷和正磷酸盐的含量对于水质监测、环境科学研究以及污水处理等领域至关重要。目前，常用的测定方法包括分光光度法、原子荧光光谱法、电化学分析法和离子色谱法等。各种方法各有优缺点，在实际应用中，应根据实际需求、样品特点、分析条件以及设备设施等因素进行综合考虑，选择合适的方法进行测定。同时，随着科学技术的不断进步，新的测定方法和技术也在不断涌现，如生物传感器法、快速测试包法等，这些方法具有快速、灵敏度高、操作简便等优点，有望在未来的水质监测中得到更广泛的应用。