水體中氨氮的現(xiàn)場快速分析方法研究

趙艷霞

(忻州市環(huán)境監(jiān)測站，山西 忻州 034000)

水是包括人類在內(nèi)所有生命生存的重要資源。然而，近年來，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，大量廢水排入水體，造成水環(huán)境污染，特別是近年來水體污染突發(fā)環(huán)境事件頻發(fā)，影響巨大。水體污染直接危害到公眾健康安危，故必須快速妥善處理每一次應(yīng)急事件。環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測能在環(huán)境突發(fā)事件萌芽期監(jiān)測到污染物的濃度，因而被廣泛研究和應(yīng)用。水體中氨氮作為環(huán)境監(jiān)測的常規(guī)指標(biāo)，近年來氨氮超標(biāo)的環(huán)境事件逐漸引起人們的關(guān)注。如，在頻繁出現(xiàn)的死魚事件中常監(jiān)測到氨氮含量異常，表明氨氮較高時(shí)，對(duì)魚類呈現(xiàn)毒害作用。為了更快的查源與處置，因此對(duì)氨氮的現(xiàn)場分析進(jìn)行改進(jìn)和探索具有重大意義[1-2]。

1 水體氨氮污染源及常用檢測方法

目前，水中氨氮的檢測方法主要有納氏試劑法、電極法等。其中，納氏試劑比色法具有操作簡便、靈敏等特點(diǎn)，但測定易受水中金屬離子及水質(zhì)等干擾，需作相應(yīng)的預(yù)處理；電極法不需對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，但電極壽命及再現(xiàn)性需注意；水楊酸法測氨氮，不用含汞的劇毒試劑，但顯色時(shí)間較長；光度法測定干擾因素多，操作較繁瑣，且存在測定后廢棄物安全處理的問題等。由此可見，這些方法有的操作繁瑣，分析周期長，有的必須在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作，且會(huì)存在二次污染情況的發(fā)生，不能滿足現(xiàn)場快速測定的要求。

2 水體氨氮的現(xiàn)場快速分析方法

2.1 方法原理

此氨氮的現(xiàn)場快速分析方法主要是分光光度法，原理是水樣經(jīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，納氏試劑與水樣中的氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠狀化合物，并可在波長410 nm～425 nm范圍內(nèi)測其吸光度，進(jìn)而根據(jù)所測得的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得并計(jì)算出氨氮含量。本法可用于地面、地下及工業(yè)和生活污水中氨氮的測定。

2.2 試劑和材料

本分析法所用的試劑與材料主要有碘化汞、碘化鉀、氯化銨、氫氧化鈉、硫酸鋅、稀鹽酸、去離子水等，具體如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)所用試劑和材料

2.3 儀器和設(shè)備

本分析法所用的儀器和設(shè)備主要有可見分光光度計(jì)、比色管、超純水器、移液槍等，具體如第32頁表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)所用試劑和材料

2.4 溶液配制

本方法快速測定水中氨氮主要涉及4種溶液的配置，分別為10%ZnSO4、25%NaOH、銨標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液及銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。具體配置步驟如下：

1) 10%ZnSO4配制。稱取10 g ZnSO4用去離子水溶解并定容至100 mL容量瓶中。

2) 25%NaOH配制。稱取25 g NaOH，用去離子水溶解并定容至100 mL容量瓶中，然后貯存于聚乙烯瓶中。

3) 銨標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1.00 mg/mL氨氮)制備：稱取3.819 g氯化銨，用水溶解并定容至1 000 mL容量瓶中。

4) 銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(0.01 mg/mL氨氮)配置：移取5.00 mL銨標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用水定容至500 mL容量瓶中。

2.5 分析步驟

本方法對(duì)水中氨氮測定及分析有三步，具體步驟如圖1所示。

圖1 水體中氨氮的現(xiàn)場快速分析檢測步驟

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及其穩(wěn)定性討論

為了表明該方法標(biāo)準(zhǔn)曲線較穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了連續(xù)2 d標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定，測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 分析方法連續(xù)兩天測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖2可知，按照樣品分析的全部步驟，2 d所繪標(biāo)準(zhǔn)曲線基本重合，表明可以在較長時(shí)間內(nèi)用同一條標(biāo)準(zhǔn)曲線。同時(shí)，通過計(jì)算7次平行測定的空白樣品(去離子水)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，得出方法實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢出限為0.02 mg/L，測定下限為0.08 mg/L，可以滿足地表水氨氮項(xiàng)目的定量分析。

3.2 精密度分析

為了驗(yàn)證該方法測定水中氨氮結(jié)果的穩(wěn)定性，進(jìn)行了連續(xù)5 d氨氮含量為低、中、高濃度的測定，每天結(jié)果的平均值及計(jì)算的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表3所示。

表3 連續(xù)5 d不同濃度氨氮含量的測定

由表3可知，連續(xù)5 d對(duì)水樣中氨氮的測定(每個(gè)樣品平行測定7次)，數(shù)據(jù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在5%以內(nèi)，故此方法的測定結(jié)果穩(wěn)定。

3.3 準(zhǔn)確度探討

準(zhǔn)確度探討包括對(duì)國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定及加標(biāo)回收率的測定，具體結(jié)果及分析如下：

1) 對(duì)國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定。按照分析步驟，分別對(duì)氨氮含量為(0.193±0.022)mg/L以及氨氮含量為(1.50±0.07)mg/L的國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測定。結(jié)果顯示，測定的平均值分別為0.198 mg/L和1.51 mg/L，相對(duì)誤差分別為2.6%及0.67%，誤差較小。

2) 加標(biāo)回收率的測定。對(duì)4個(gè)樣品進(jìn)行加標(biāo)量測定，結(jié)果如第33頁表4所示。

由表4可知，氨氮的加標(biāo)回收率在98.0%～105.6%。結(jié)合對(duì)國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定得出的較小相對(duì)誤差值可知，該法結(jié)果較為準(zhǔn)確、可靠，可滿足現(xiàn)場快速分析的需要。

表4 4個(gè)樣品加標(biāo)回收率的測定

3.4 準(zhǔn)確度探討

為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性，選擇8個(gè)實(shí)際水樣，分別對(duì)其作如下3種方法的測定：1)水樣沉淀絮凝后過濾處理后再進(jìn)行測定；2)水樣沉淀絮凝后取上清液直接測定；3) 采用標(biāo)準(zhǔn)方法——納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009)測定。

分別對(duì)方法1)、方法2)測定值與標(biāo)準(zhǔn)方法3)測定值進(jìn)行比較，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，方法1)測定結(jié)果的相對(duì)偏差在4%之內(nèi)，方法2)測定結(jié)果的相對(duì)偏差在9%之內(nèi)。因此，采取少量吸取上清液的方法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速分析水中氨氮濃度，完全滿足現(xiàn)場分析的要求。

4 結(jié)論

綜上所述，利用便攜式可見光分光光度計(jì)測定水中的氨氮，標(biāo)準(zhǔn)曲線較穩(wěn)定，檢出限為0.02 mg/L，測定范圍為0.08 mg/L～2 mg/L；測定結(jié)果較為精密、準(zhǔn)確、可靠，可與標(biāo)準(zhǔn)方法比擬；可將水樣沉淀絮凝后取上清液直接測定，大大縮短了分析時(shí)間；同時(shí)，攜帶方便，價(jià)格低廉，因此完全滿足現(xiàn)場分析的要求。