阿勒泰地區地表水氨氮測定質量控制措施分析

娜迪拉·木拉提汗

(新疆阿勒泰水文勘測局，新疆 阿勒泰 836599)

氨氮對于地表水污染影響較大，是地表水質監測的重要指標[1]。地表水中氨氮主要來源于工業廢水以及生活污水排放，污染物進入河道后，地表水氨氮濃度增加會使得水生生物富營養化程度增高，從而影響地表水水質[2]。為提高地表水氨氮檢出的精度，國內許多學者針對氨氮監測質量控制措施展開相關研究[3]，但不同地區其氨氮變化的特點有所不同，因此需要結合地區地表水氨氮的實際情況進行其質量控制措施的深入分析。近些年來，隨著阿勒泰地區工業和城市生活逐步發展，區域地表水氨氮也遭受不同程度的影響，有研究結果表明[4]，阿勒泰地區地表水氨氮含量有明顯增加的變化，因此需要對阿勒泰地區地表水氨氮進行有效監測，從而提高阿勒泰地區的地表水環境保護力度。此外，一些研究成果表明，氨氮水樣采集預處理方式對氨氮的準確測定影響顯著，為此本文在對阿勒泰地區地表水氨氮測定控制措施分析的基礎上重點探討。研究成果對于提高新疆地區地表水氨氮檢測具有重要的參考價值。

1 氨氮測定的方法

1.1 測定原理

采用納氏試劑比色法進行氨氮檢測，氨與碘化汞和碘化鉀化學反應后產生絡合物，氨氮濃度與絡合物的色度具有直接相關性，其吸光度可在長度為400～430范圍內的波長進行測定，濃度檢測上限標準為2.5 mg/L。

1.2 測定步驟

(1)樣品的處理：可直接測定無色的水樣樣品：對于干擾物質較多的水樣，需要采用混凝沉淀以及蒸餾方式進行預先處理。在100 ml水樣中加入濃度為0.25的堿溶液(NAOH)以及濃度為0.10的硫酸鹽濃度合計1 ml，將pH值調節至0.65左右，進行混合均勻，沉淀并靜置10 min后將其初始溶液進行過濾。

(2)標準曲線的測定：在50 ml的比色管中吸取銨標準使用液，加水至標注刻度后滴入酒石酸鉀溶液和納氏試劑進行混合均勻，靜置放置10 min后用光程為10 mm的比色皿在420 nm波長時進行吸光度的測定。以空白樣測定的吸光度對進行校正，對其氨氮含量的標準曲線進行繪制。

(3)水樣的檢測：在50 ml的比色管中加入適量處理后的水樣，加水進行稀釋處理后滴入納氏試劑進行混合均勻處理，采用光程為10 mm比色皿加入蒸餾水進行吸光度的測定。

(4)空白樣的測定：空白水樣采用無氨水進行替換，全程作為空白水樣進行測定。

1.3 試劑配制方法

(1)無氨水：通過強陽離子交換方式對高錳酸鉀以及硫酸進行交換得無氨水溶液，見0.25濃度的堿溶液以及0.1溶度的硫酸鹽溶液進行蒸餾靜置得到標準的無氨水試驗標樣；

(2)比色試劑：在50 ml水中加入氫氧化鈉16 g，在室溫條件下進行冷卻，在水中溶解碘化鉀和碘化汞，在氫氧化鈉加入配置好的溶液并用水滴定至100 ml的標準溶液放入聚乙烯瓶中進行保存。

(3)檢驗試劑：在100 ml水中加入50 g酒石酸鉀鈉進行煮沸后，對氨進行消除，并滴定至100 ml的標準溶液后進行冷卻靜置。

(4)在500 ml容量瓶中貯備銨標準溶液，加水進行稀釋至1 000 ml標準溶液。

1.4 氨氮測定方程

由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度后，從標準曲線上查得氨氮含量(mg)。

N=m×1 000/V

(1)

式中：m為由校準曲線查得樣品管的氨氮含量(mg)；V為采集的水樣的體積(ml)。

2 試驗結果

2.1 標準工作曲線

在500 ml的容量瓶中取出配置好的5 ml試驗標準溶液，分析氨氮測定的標準工作曲線，試驗具體結果見表1。

表1 不同方法對水體氨氮檢測的標準工作曲線測定結果

在制作氨氮測定標準工作曲線時，一般取置信度為95%，按照零濃度水樣品測定值和常規水樣品氨氮測定值之間的差異程度即表示為氨氮測定方法的檢出限，在檢驗時一般重復進行20次試驗進行空白平行標準偏差的測定。氣相分析吸收光譜法對于氨氮檢出限一般為0.012 mg/L。

2.2 準確度和精密度試驗分析

采用濃度分別為0.452±0.001 mg/L和0.525±0.004 mg/L的標準樣品對氨氮檢測的準確度進行試驗，試驗結果見表2，并結合不同檢測濃度水樣數據，對氨氮檢測的精密度進行試驗，試驗結果見表3。

表2 水體氨氮檢測方法的準確度試驗結果

表3 水體氨氮檢測方法的精密度試驗結果

從準確度試驗分析結果可看出，測定的氨氮準確度標準偏差均在1%內，符合國家水質檢測的標準規范要求的標準偏差在5%內，但兩種標準濃度下的不確定度以及標準偏差有所不同，這主要時因為對水樣2進行了預先處理，降低了水樣中其他干擾物影響，從而提高了其準確度。從精密度試驗結果可看出，兩種濃度下的水樣其測定的相對偏差均在5%以內，滿足國家水質檢測的標準規范要求的相對偏差在10%內的控制要求。

2.3 不同采集預處理方式對氨氮檢測的影響

重點分析三種地表水水樣采集預處理方式對氨氮檢測的影響，并采用T檢驗和雙側檢驗方式對其影響程度進行分析，分析結果如表4所示。

表4 不同試驗氨氮樣本檢驗結果

從三種地表水樣采集預處理方式的對比結果可看出，三組試驗下氨氮檢測下的樣本T檢驗值在-2.434～0.875之間，雙側檢驗值在0.023～0.942之間，第一組試驗組序下雙側檢驗值小于0.05，第一組試驗組序下存在較為明顯的差異度，表明靜置離心處理下對氨氮檢測具有顯著的影響度，第二組和第三組序下雙側檢驗值均大于0.05，表明差異度較小。

3 氨氮測定質量控制措施

揚塵，銨鹽類化合物不應在氨氮分析的試驗室環境內出現，不能同時進行硝酸鹽氮的試驗測定，氨水具有很強的揮發性是硝酸鹽氮測定的主要試劑之一，氨氮檢測結果偏高受空氣中的氨被氏試劑吸收影響。單獨存放試驗器皿以及試劑，以免出現交叉影響使得空白值得到測定。

蒸餾水作為無氨水的制備要求嚴格，無氨水需要二次加工得到，無氨水采用蒸餾法進行配制時，前后部分鎦出液需要被棄去，密封玻璃瓶中保存中間部分餾出液，無氨水在二次加工時需要耗費大量人力和物力，因此在氨氮檢測時無氨水采用復合樹脂交換柱進行新鮮去離子水的配置，從而達到吸光度空白試驗標準。

氨氮反應的速度受納氏試劑溫度影響，溶液顏色也受影響顯著，顯色反應完全當溫度為25℃時，顯色不完全當溫度在5℃～15℃時，吸光度較低當溫度為30℃時。為分析結果準確需要控制試驗溫度在20℃～25℃之間。

溶液顯色在10min之前反應不完全，顏色較穩定當反應時在10～30 min之間時，顏色有加深趨勢主要出現在30～45 min之間，顏色減退在45 min以后，速度比色應控制在10～30 min進行顯色反應。

氨氮的測定結果受水樣酸堿度影響較為顯著，顯色不完全當酸堿度過低時，渾濁影響當酸堿度過高時，因此在試驗測定時應將酸堿度控制在l3時為最優試驗條件。

可溶性氨氮一般在濾紙中含有一定成分，定量濾紙尤為明顯，在實際測定過程中選用定性濾紙中氨氮含量較低的纖濾膜進行過濾。可溶性氨氮可多次采用無氨水進行洗滌去除，從而降低試驗誤差，提高測定精度。

樣品在加入酒石酸鉀鈉容易出現渾濁，Ca2+，Mg2+雜質在酒石酸鉀鈉中含量較高，且與水中Ca2+，Mg2+進行迭加當加入酒石酸鉀鈉溶液時，酒石酸鎂或酒石酸鈣產生較多使得水樣出現渾濁，無氨水配制中Ca2+，Mg2+較少，酒石酸鉀鈉無渾濁則應進行酒石酸鉀鈉的更換。

吸光度值當水樣顯色較深時，超過其檢測的范圍，稀釋、測定時采用無氨水進行吸光度的測定，不同稀釋方法進行測定時差異性較小，檢測誤差可滿足試驗要求，適合大批量樣品的稀釋分析。

4 結語

(1)采用靜置30 min并進行離心處理的采集方式對氨氮檢測測影響差異度較大，雙側檢驗值小于0.05，可達到95%置信區間。

(2)在氨氮測定中納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例對顯色反應的靈敏度有較大影響，建議靜置后生成的沉淀應去除，此外濾紙中常含痕量銨鹽，使用時建議注意用無氨水洗滌。