氣相分子吸收光譜法測量富含陰離子表面活性劑水樣中氨氮的研究

(上海市崇明區環境監測站，上海 202150)

近年來，我國化學合成表面活性劑工業發展迅速，表面活性劑的產量逐年增加。而目前絕大部分的表面活性劑使用后未經妥善處理即排放到河流、海洋等自然水體中，不僅泡沫泛濫，同時消耗了水中的溶解氧，影響了水體質量，造成水體污染。水體中的表面活性劑來源很多，其中陰離子表面活性劑(以十二烷基苯磺酸鈉為主)占總量的70%，非離子表面活性劑占總量的20%，其他約占10%[1]。國家地表水環境質量標準中規定V類水的陰離子表面活性劑含量小于等于0.3mg/L[2]，旱作農田灌溉用水略高，可達8mg/L[3]，餐飲廢水、洗浴廢水和洗衣廢水的陰離子表面活性劑質量濃度一般為1～10mg/L，而陰離子表面活性劑生產廢水的質量濃度一般為 200mg/L左右[4]。

與此同時，氨氮作為水環境監測和評價的重要指標，國家各級環境監測站都會對地表水、地下水的氨氮含量進行定期的監測，其中氣相分子吸收光譜法已經較為廣泛的應用于各環境檢測領域。該方法的檢測原理為：在次溴酸鹽氧化劑的氧化作用下，水樣中的氨氮氧化成等量亞硝酸鹽氮，再加入鹽酸-乙醇載流液將亞硝酸鹽氮轉化成二氧化氮氣體，通過載氣將生成的二氧化氮氣體載入吸光管中進行吸光度檢測，從而測算出氨氮的含量。該方法的優勢在于能夠避免色度、濁度以及鈣、鎂、鐵等金屬離子的影響，但是，當水體中有表面活性劑存在時，通入的載氣會造成水體產生泡沫，一般高于1mg/L濃度的陰離子表面活性劑的水樣，就容易導致氣相分子吸收光譜儀在測量氨氮時，反應起泡冒液，影響測量過程。而在鹽酸-乙醇載流液中加入適量消泡劑，可以降低水樣中由表面活性劑產生泡沫的量。本文研究了在鹽酸-乙醇載流液中加入消泡劑對氨氮測定吸光度以及準確度與精密度的影響，以解決測量富含陰離子表面活性劑的氨氮水樣時起泡冒液的問題，提高氣相分子吸收光譜儀的適用性。

1 材料與方法

1.1 檢測儀器

AJ-3000 Plus氣相分子吸收光譜儀(上海安杰環保科技股份有限公司生產)(含自動進樣系統、在線氧化系統、自動除水系統、在線加熱系統、在線稀釋系統等)。

1.2 試劑配置

次溴酸鹽貯備液：2.81g溴酸鉀與20g溴化鉀定容至500mL，儲于棕色試劑瓶中；

次溴酸鹽氧化劑：于200mL純水中先后加入次溴酸鹽貯備液6mL、6mol/L鹽酸12mL，密閉遮光8min后加入40%氫氧化鈉溶液200mL，搖勻待用；

鹽酸-乙醇載流液：6mol/L鹽酸800mL，乙醇160mL混合而成；

消泡劑：安杰科技生產專用消泡劑；

氨氮標準使用液：2 mg/L，由1000 mg/L氨氮標準溶液逐級稀釋制得；

表面活性劑標準使用液：配置濃度 100mg/L、50 mg/L、20mg/L、10 mg/L 、1 mg/L、0.1 mg/L的十二烷基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑標液各100mL，逐級稀釋而成；

氨氮質控樣(環境保護部標準樣品研究所 編號：200596、2005101、200597)：分別取質控20mL于500mL容量瓶，純水定容，混勻待用；

含表面活性劑的氨氮質控樣：取氨氮質控樣20mL，各濃度表面活性劑標準使用液25mL于500mL容量瓶，純水定容，混勻待用

1.3 儀器條件設置

軟件：選擇測量氨氮項目；光源：氘燈；波長：掃描氨氮項目最大光吸收后，設定為214.7nm；測量方式：峰面積。

1.4 數據分析

采取單因素方差分析對試驗結果進行分析，將測量結果與氨氮質控樣濃度相比較表示準確度，采取相對標準偏差(ralative standard deviation，RSD)表示精密度。RSD=標準偏差(SD)/平均值(X)*100%。

2 結果與分析

2.1 消泡劑對氨氮測定吸光度的影響

氨氮測試，一組在960mL鹽酸-乙醇載流液中加入專用消泡劑56.5mL，配置成含5%濃度消泡劑的載流液，另一組在960mL鹽酸-乙醇載流液中加入純水56.5mL，分別對2mg/L濃度的氨氮標準使用液進行光吸收度檢測，重復7次。結果見表1。

表1 鹽酸-乙醇載流液中加入5%消泡劑對氨氮測定吸光度的影響

用單因素方差分析對上述數據進行分析，結果見表2。

表2 鹽酸-乙醇載流液中加入消泡劑與不加消泡劑氨氮吸光度值的方差分析

由表2可見，F值遠小于Fcrit值，說明在鹽酸-乙醇載流液中加入5%消泡劑與未加消泡劑的氨氮吸光度值沒有明顯差異，說明加入消泡劑對測定結果無影響。

2.2 測試消泡劑對氨氮測定準確度和精密度的影響

氨氮測試，一組在960ml鹽酸-乙醇載流液中加入專用消泡劑56.5mL，配置成含5%濃度消泡劑的載流液，另一組在960mL鹽酸-乙醇載流液中加入純水56.5mL，分別對氨氮質控200596、2005101、200597進行檢測，測定各質控精密度、準確度，結果見表3。

表3 載液加入消泡劑測量氨氮質控樣的準確度和精密度

注：RSD為相對標準偏差。

由表3可見，在鹽酸-乙醇載流液中加入消泡劑后，測量氨氮各濃度質控時，測量結果與不加消泡劑的相差不大，且均在質控范圍內，說明加入消泡劑不影響測量的準確度；另外，兩種載流液的測量精密度(RSD)均小于1.2%，測量精密度變化不明顯，且完全滿足環境檢測要求的3～5%。

2.3 使用消泡劑對含50mg/L表面活性劑的樣品精密度和準確度的測定

氨氮測試，在960mL鹽酸-乙醇載流液中加入5%消泡劑，分別對氨氮質控200596、含50mg/L活性劑的氨氮質控200596、氨氮質控2005101、含50mg/L活性劑的氨氮質控2005101、氨氮質控200597、含50mg/L活性劑的氨氮質控200597樣品進行測量，每個樣品測量7次，測定過程中觀察反應瓶液面變化，并保存測試數據。結果見表4

表4 樣品加入表面活性劑測量氨氮質控樣的精密度和準確度

注：RSD為相對標準偏差。

由表4可見，在960mL鹽酸-乙醇載流液中加入5%消泡劑，待測樣品中加入50 mg/L表面活性劑時，測試結果均在質控范圍內，且RSD<1.6%，說明加入消泡劑不影響測量的準確度和精密度。同時經過觀察氣液分離器中的氣泡液面，發現加入消泡劑后，液面較未加入消泡劑的明顯降低，極大改善了儀器冒液的風險。

3 結論

在鹽酸-乙醇載流液中加入5%消泡劑，可以對含有50mL/L以下表面活性劑的水樣起到良好的消泡作用，且對測量的準確度和精密度結果無影響。該方法可作為解決AJ3000 PLUS氣相分子吸收光譜儀氨氮測試冒液的途徑之一，能夠提高氣相分子吸收光譜儀測量含一定濃度表面活性劑水樣的適用性。

[1]李軼, 干棟, 周集體. 我國表面活性劑 LAS 廢水的處理技術進展[J]. 環境污染治理技術與設備, 2000, l(l):65-70.

[2] GB 3838-2002地表水環境質量標準[S].

[3] GB 5084-2005農田灌溉水質標準[S].

[4]國家環境保護總局《水和廢水監測分析法》編委會. 水和廢水監測分析方法(4版)(增補版)[M]. 北京: 中國環境科學出版社, 2002.