氣相分子吸收光譜法與納氏試劑分光法測定氨氮的對比研究

劉雅

摘要 用遼寧省27個實際市界斷面對氣相分子吸收光譜法與納氏試劑分光光度法進行了分析比較，通過測試檢出限、精密度、準確度及加標回收率等，證明了氣相分子吸收光譜法在實際水樣中完全滿足測量氨氮的需求，但同時也指出在試驗過程中發現的氣相分子吸收光譜法的局限性，比較2種方法的優缺點，為氣相分子吸收光譜法大規模推廣使用提供了支持。

關鍵詞 氣相分子吸收光譜法；氨氮；納氏試劑分光光度法；比較

中圖分類號 X832 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0181-02

Abstract The gas-phase molecular absorption spectrometry and Nessler reagent spectrophotometric method were analyzed and compared by testing the detection limit，precision，accuracy and recovery rate，etc.It proved that gas-phase molecular absorption spectrometry fully met the needs of the measurement of ammonia in water samples.At the same time，it pointed out limitations of gas-phase molecular absorption spectrometry in actual experiment，the advantages and disadvantages of the two methods were compared，in order to provide supports for using of gas-phase molecular absorption spectrometry.

Key words gas-phase molecular absorption spectrometry；ammonia；nessler reagent spectrophotometric method；comparison

氣相分子吸收光譜法是20世紀70年代興起的一種簡便、快速的分析手段。1976年Gresser等首先提出該法（gas-phase molecular absorption spectrometry，簡稱GPMAS），最先應用該法測定了SO2、Cl、I2等。我國自20世紀80年代開始研究氣相分子吸收光譜法，1988年張寒奇等研究的Cl-測定法具有很高的實用性，提出了氣相狀態下分析氯離子的新思路。陳秋紅等在2006年用氣相分子吸收光譜儀測定水中的硫化物，對其工作曲線、精密度等進行了考察，結果表明該方法簡便、快捷、精密度、準確度都較好，適用于水中各種硫化物的測定。其原理是通過特定的化學反應，將待測成分轉化為某一氣體，分離出該氣體，并在特定波長下測定氣體的吸光度，該氣體的吸光度和待測成分的濃度呈線性關系，符合朗伯—比爾定律[1]。而氣相分子吸收光譜儀是應用氣相分子吸收光譜法進行水質分析的一種儀器，目前有氨氮（HJ/T195-2005）[2]、凱氏氮（HJ/T196-2005）、亞硝酸鹽氮（HJ/T197-2005）、 硝酸鹽氮（HJ/T198-2005）、總氮（HJ/T199-2005）、硫化物（HJ/T200-2005） 6個符合環保部標準方法的測定項目，并被廣泛應用于飲用水生產、環境監測、石油化工、衛生防疫、食品工業、土壤、化學肥料、化學試劑、造紙、皮革、印染、工礦企業、土木建筑、海洋與漁業和水文監測等各種領域的水質分析[3]。該試驗以氨氮為例，通過測定實際的遼寧省27個市界斷面與傳統的納氏試劑分光光度法來比較進一步確認氣相分子吸收光譜法的可使用性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

主要儀器：氣相分子吸收光譜儀GMA3380（上海北裕分析儀器有限公司）。

主要試劑：25%鹽酸+30%乙醇混合溶液：提前2～3 d配制，并敞口放置1 d后再密封保存；次溴酸鹽氧化劑：使用前充分搖勻，現配現用，配制時，所用試劑、水和室內溫度不低于18 ℃，不高于30 ℃。

1.2 標準曲線的繪制

配制4.0 mg/L亞硝酸鹽氮標準使用液作為母液，啟用自動稀釋器，配制曲線梯度為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 mg/L，全程由儀器自動完成，結果見圖1。

從圖1可以看出，曲線r值為0.999 8，y=0.126x+0.002 7，無論是k值還是r值，全部符合方法要求。

2 結果與分析

2.1 實際水樣的對比

對2015年12月遼寧省各市界斷面共計27個實際水樣同時進行了氣相分子吸收光譜法與納氏試劑法測定氨氮的比對測試，結果如圖2所示。

從圖2可以看出，通過實際水樣對比，2種方法結果相差不大，且氣相分子法大部分數據低于納氏試劑法，分析原因在于氣相分子法是將待測成分轉變成氣體分子載入測量系統，測定其對特征光譜吸收，故所受水中其他物質干擾小，而實際水樣存在干擾物質多，而分光法又受色度濁度影響，故比氣相分子法數值略高。從表1可以看出，氨氮相對誤差在各誤差范圍所占比例中，80%以上的誤差值在-20%～20%之間，進一步證明氣相分子法在實際水樣中的可使用性。

2.2 檢出限的確定

使用氨氮濃度為0.10 mg/L測定方法檢出限，進行7次平行測定，計算7次平行測定的標準偏差，按公式（1）計算方法的檢出限，具體計算結果見表2。

MDL=t（n-1，0.99）·S（1）

式中，MDL—方法檢出限；n—樣品的平行測定次數；t—自由度為n-1，置信度為99%時的t分布（t查表得3.143）；S—n次平行測定的標準偏差。

從表2可以看出，由水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法（HJ535-2009）中可知其檢出限為0.025 mg/L，而本試驗測定其檢出限為0.017 mg/L，故檢出限符合方法要求。

2.3 精密度

根據GSBZ 50005-88/200556測定氨氮國家標準樣品，按其保證值范圍為（2.06±0.11）mg/L，測試6次，結果見表3。

可以看出，其相對標準偏差符合方法要求，進一步證明了氣相分子吸收光譜法在測量氨氮中的可靠性。

2.4 實際樣品加標回收率

在100 mL某工廠排污口廢水中加入氨氮標準溶液20.0 μg，測定6次，加標回收率見表4。

從表4可以看出，實際樣品中的加標回收率在93.5%～101.2%之間，符合方法中要求的90%～110%之間的要求，通過加標回收率的測試證明氣相分子吸收光譜法在實際樣品測量當中完全符合要求。

3 結論與討論

氣相分子吸收光譜儀是水樣在 2%～3%酸性介質中，加入無水乙醇煮沸除去亞硝鹽等干擾，用次溴酸鹽氧化劑將氨及銨鹽（0～50 μg）氧化成等量亞硝酸鹽，以亞硝酸鹽氮的形式采用氣相分子吸收光譜法測定氨氮的含量。因此氣相分子吸收光譜法具有干擾小、分析速度快、重復性好、無復雜前處理等優勢，而傳統的納氏試劑分光光度法受水體色度濁度影響較大，配制納氏試劑的碘化汞毒性很大，對分析人員和環境都不是很友好，不能絮凝干凈的水樣必須預先蒸餾，過程比較繁瑣等。最后又通過在標準曲線、檢出限、準確度、精密度及實際水樣的測定等方面相比較證實，氣相分子吸收光譜法完全符合地表水和各類廢水中氨氮含量的測定。但在試驗過程中發現，氣相分子吸收光譜法對試驗環境要求較高，尤其保證在室溫18 ℃以上進行，試驗用無氨水，試劑等均對溫度有要求，所以使用局限性較多，并且數值與氧化程度大小有關，在氧化程度不夠的情況下很難保證數據的穩定性，強酸強堿水質對方法影響較大，下一步準備研究不同環境下及不同干擾下對方法的影響，使方法更完善，滿足各種復雜水樣條件下的測試[4-9]。

4 參考文獻

[1] 水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法：HJ535-2009[S/OL].[2016-06-12].http：//www.shangxueba.com/share/p2995080.html.

[2] 上海寶鋼工業檢測公司寶鋼環境監站水質氨氮的測定氣相分子吸收光譜法：HJ/T195-2005[S/OL].[2016-06-12].http：//www.doc88.com/p-403985465133.html.

[3] 周柯，劉燕燕，鄭燕萍.高效氣相分子吸收法快速測定水中氨氮[J].環境科學與技術，2013（12）：149-152.

[4] 臧平安.氣相分子吸收光譜法測定水中氨氮[J].寶鋼技術，1996（1）：49.

[5] 嚴靜芬.水樣中氨氮測定方法比較[J].廣州化工，2008（2）：55-56.

[6] 王潔屏，孫海波，許鑫紅，等.氣相分子吸收光譜法測定氨氮校準曲線斜率、截距參考值研究[J].環境科學與管理，2015（4）：127-129.

[7] 陳小霞，盧登峰，李耕.氣相分子吸收光譜法測定水體中氨氮的應用及相關研究[J].福建分析測試，2015（5）：53-55.

[8] 周黔蘭，吳紅，李海英.氣相分子吸收光譜法測定水中氨氮濃度不確定度評定[J].環境與發展，2015（4）：87-90.

[9] 章維維，潘臘青，周姍.氣相分子吸收光譜法測定水中氨氮[J].理化檢驗（化學冊），2015（10）：1474.