段 慧,张 丹

(四川省环境监测中心站,四川成都610041)

氨氮以游离氨(NH3)或铵盐(NH+4)的形式存在于水中,两者的组成比取决水的p H值和水温,当p H值偏高时游离氨的比例较高,反之则铵盐的比例较高,水温则相反。地表水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物以及农田排水;另外,某些工业废水如焦化废水和合成氨化肥厂废水等也有排入水中。水中过量的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐,它能与蛋白质结合形成一种强致癌物质-亚硝胺,对人体健康造成危害;另外,鱼类对水中氨氮比较敏感,当氨氮含量高时会导致鱼类死亡。因此,测定地表水中的氨氮,对于评价水体污染程度及对人体健康等具有重大意义。

水中氨氮的测定方法有纳氏试剂分光光度法[1-2],流动注射分光光度法[3],离子色谱法[4-6],水杨酸-次氯酸盐光度法[1,7],蒸馏-滴定法[1,8]等,而地表水中氨氮的测定又以纳氏试剂分光光度法和离子色谱法较为常见。离子色谱法测定地表水中氨氮的优点是不受水体中一些金属离子、非金属离子、颜色及浊度的影响,水样通过用0.22μm孔径滤膜过滤后即可进行测定,但此方法所用仪器昂贵,不易普及,尤其是对于地表水水质自动监测站水样现场分析不方便;纳氏试剂分光光度法操作简便,易推广,不但可用于实验室内分析,还可以方便地用于水质自动站水样现场分析,但由于地表水水中钙、镁和铁等金属离子和悬浮物等会干扰测定,因此需作相应的预处理。地表水中氨氮测定的前处理多采用絮凝沉淀-滤纸过滤法,由于滤纸常含微量铵盐,因此要反复用无氨水清洗除去,增加了操作复杂性,同时不易控制实验结果的平行性;另外,也有直接取絮凝沉淀后的上层清液,但有时会遇到絮凝物沉降不完全,增加了操作时间和造成测定结果重复性较差。实验表明,絮凝沉淀后用离心沉淀法除去絮凝物,再用纳氏试剂分光光度法测定地表水中的氨氮,方法简便快速,且具有较好的准确度和重复性。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

722分光光度计(上海精密仪器仪表有限公司); TDL-40B离心机(上海金鹏分析仪器有限公司)。

25%氢氧化钠溶液;10%硫酸锌溶液;50%酒石酸钾钠溶液;10.0μg/mL氨氮标准使用液:取10.00 mL氨氮标准溶液(500 mg/L,国家环保总局标准样品研究所)于500 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。

纳氏试剂:称取60 g氢氧化钾,溶于250 mL水中,冷却;另称取20 g碘化钾,溶于100 mL水中,搅拌下分次少量加入二氯化汞粉末至出现朱红色沉淀时,改为滴加饱和二氯化汞溶液至出现微量朱红色沉淀不溶解后,将此溶液在搅拌下缓慢加入到上述氢氧化钾溶液中,稀释至400 mL,混匀后静止过夜,取上清液于聚乙烯瓶中密塞保存。实验用水均为无氨水。

1.2 实验步骤

1.2.1 标准曲线

取0,0.50,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00 mL氨氮标准使用液于50 mL比色管中,用水稀释至刻度,加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液,摇匀,再加入1.5 mL纳氏试剂,充分混匀溶液并放置10 min后,于420 nm处测定溶液的吸光度,并绘制标准曲线。

1.2.2 样品分析

取100 mL地表水样于100 mL比色管中,依次加入1.0 mL硫酸锌溶液和0.2 mL氢氧化钠溶液,充分混匀溶液后放置10 min,取上层溶液于离心管中,调节离心机速度4 000 r/min,离心3 min后,用大肚吸管取离心后的50.00 mL上层清液于50 mL比色管中,按照1.2.1试验方法处理后测定溶液的吸光度,并求得样品中氨氮的浓度。

2 实验结果与讨论

2.1 准确度实验

取6个含有不同氨氮浓度的浑浊地表水样,分别加入不同浓度的氨氮标准溶液后,采用絮凝-沉淀离心法预处理后,用纳氏试剂分光光度法进行测定,计算加标回收率,实验结果见表1。

表1 准确度实验结果

2.2 重复性实验

取5个含有不同氨氮浓度的浑浊地表水样采用絮凝-沉淀离心法预处理5次平行样后,用纳氏试剂分光光度法进行测定,计算实验结果的相对标准偏差,实验结果见表2。

表2 重复性实验结果

2.3 结论

采用絮凝-沉淀离心法对地表水样进行预处理后,以纳氏试剂分光光度法测定水样中的氨氮浓度,方法简便快速,测定结果准确度较高,重复性较好,加标回收率为95.6%～103%,相对标准偏差为1.1%～4.4%。同时,相对于离子色谱法,本方法不需用昂贵的仪器,且方法简便快速,因此易于推广,不但可用于实验室内分析,还可以方便地用于地表水水质自动监测站水样现场分析。

[1] 国家环境保护总局.《水和废水监测分析方法》[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002.

[2] 环境保护部.HJ 535-2009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法[S].北京:中国环境科学出版社,2010.

[3] CataláIcardo M,Gil Torro I,Lahuerta Zamora L,et al. Flow spectrophotometric determination of ammonium ion[J]. Analytica Chimica Acta,1999,398:311-318.

[4] Niedzielski P,Kurzyca I,Siepak J.A new tool for inorganic nitrogen speciation study:Simultaneous determination of ammonium ion,nitrite and nitrate by ion chromatography with post-column ammonium derivatization by Nessler reagent and diode-array detection in rain water samples[J].Analytica Chimica Acta,2006,577:220-224.

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[6] 许 锋,李合义,魏学东.离子色谱法测定水中的铵离子[J].三峡环境与生态,2008,1(3):22-23.

[7] 环境保护部.HJ 536-2009水质氨氮的测定水杨酸分光光度法[S].北京:中国环境科学出版社,2010.

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