探究環(huán)境監(jiān)測中的氨氮分析方法

陳志龍

摘 要：氨氮是我國各級監(jiān)測站點的必測項目之一，可從氨氮含量的多少推斷出水體污染程度的重輕，可以說氨氮是我國水體環(huán)境監(jiān)測的主要指標(biāo)。水體中存在多種不同形態(tài)的氮化物，對它們進(jìn)行合理的測定是考察水體是否被污染以及被污染程度的重要指標(biāo)。隨著社會的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們也逐漸意識到環(huán)境對人們的重要性，環(huán)保觀念已深入人心，因此，氨氮的測定也得到更多人的關(guān)注。文章就水體中常用的氨氮測定方法及其特點、研究和應(yīng)用以及今后我國氨氮測定方法的發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜合論述。

關(guān)鍵詞：水體環(huán)境；氨氮測定；方法分析；發(fā)展趨勢

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0173-02

1 水環(huán)境中氮的形態(tài)

氮普遍存在于水環(huán)境中，且存在形式主要有無機(jī)氮和有機(jī)氮兩種，而無機(jī)氮主要包括氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。然而，氨氮、硝酸鹽可被某些水生物所吸收，因此，當(dāng)其在水中的含量超過一定的量就出現(xiàn)了我們常看到的現(xiàn)象——水體的富營養(yǎng)化。亞硝酸鹽則是一種常見的強(qiáng)致癌物質(zhì)，對人體危害極大。在有氧情況下，氨可被某些好氧微生物首先轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；而在無氧環(huán)境中，一些厭氧微生物亦可將硝酸鹽首先還原為亞硝酸鹽，繼而再被還原為氨。由此可見，在一定的環(huán)境條件下，水體中不同形態(tài)的氮可相互發(fā)生轉(zhuǎn)化，是構(gòu)成氮循環(huán)的重要組成部分。

目前，人們要對水環(huán)境的污染情況進(jìn)行了解，可以直接監(jiān)測水體中氮元素存在的形式和含量來進(jìn)行初步的評定和了解，一般地，人們將水中氨氮的含量超過0.06 mg/L定為水體已被污染。水環(huán)境中的氮污染早已受到人們的關(guān)注，因其來源廣泛，（例如農(nóng)田的氮肥、人們?nèi)粘Ｉ畹呐判刮锖屠龋λ|(zhì)破壞性強(qiáng)。當(dāng)有機(jī)氮污染物已完全分解時則會出現(xiàn)水體中僅含有硝酸鹽而不含有其他氮類化合物的情況；當(dāng)某水體中不但有硝酸鹽而且又出現(xiàn)各種氮化合物的情況，則可以初步斷定該水體受到了污染，這是一種簡單易行的監(jiān)測水體污染的方式。因此，對水體中所含氮的情況進(jìn)行監(jiān)測和分析，對水環(huán)境質(zhì)量管理和監(jiān)測非常重要。

2 水樣的預(yù)處理

由于水質(zhì)的不同，而且水體中所含的物質(zhì)繁雜多樣，因此，水樣處理的方法也多種多樣，而且根據(jù)水體的不同、測量目標(biāo)的不同，應(yīng)該選擇不同的水樣處理方式。比如，要對水樣中的無機(jī)元素進(jìn)行測定，就必須先提取相應(yīng)的無機(jī)化合物，除去水體中的有機(jī)物，盡量使無機(jī)元素所處環(huán)境單一，常用的方法是消除，包括：硝酸消解法、硫酸與高錳酸鉀消解法、堿分解法、多元消解法等，下面提出一些水樣的處理技巧。

對于濃度很高的污染水體，難以對水中的某元素和物質(zhì)進(jìn)行提取和監(jiān)測，然而蘇愛梅提出一個很好的方法，可以將污水先按照倍數(shù)稀釋，再對稀釋后的溶液進(jìn)行監(jiān)測再反推出原始水樣的元素濃度含量。

吳景蘭則是采取兩者互相混合再進(jìn)行絮凝分離，取得了比較好的效果。有些工業(yè)廢水水樣則含有較高的氨氮物質(zhì)，如果只是一味采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測定的話，則收效甚微，這時則有必要事先對待測水樣進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，然后再進(jìn)行測定。

對于高濃度的氨氮測定方法，趙以佑提出先在樣本中加入適量酒石酸鉀納，遇納氏試劑顯色后，再用不含氨的水進(jìn)行稀釋后，方可測定，其監(jiān)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測結(jié)果基本相同，而且這種方式更簡便易操作，可推廣使用。

3 水質(zhì)樣本中影響氨氮測定的因素

對于大多數(shù)水質(zhì)樣本而言，測定時所處的溫度、PH值、濁度、泡沫等因素或多或少都會影響到氨氮的最終測定結(jié)果，特別是在測定過程中添加的輔助試劑可能與水體中原物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生其他污染物，導(dǎo)致污水測定結(jié)果偏高。監(jiān)測過程中要特別注意，在配置納氏試劑時要注意冷藏保存。在利用納氏試劑比色法測量氨氮時，根據(jù)向溶液中加入的氫氧化納的不同，測量的結(jié)果也會不同，因為當(dāng)加入的氫氧化納不足時，也就是堿性環(huán)境不夠，溶液中的NH+4不能被轉(zhuǎn)化成氨氣釋放出來，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果偏低。除了pH值的影響外，水樣的濁度也會對納氏試劑比色法的測定帶來影響，可先進(jìn)行吸光度校正，使得監(jiān)測結(jié)果更加真實可靠。隨著時代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，對環(huán)境中氨氮的分析方法也在不斷改進(jìn)，但主要方法可分為兩種：人工分析法和儀器自動監(jiān)測站分析方法。

4 常規(guī)手工氨氮分析方法

4.1 納氏試劑比色法

納氏試劑比色法被我國規(guī)定為氨氮含量標(biāo)準(zhǔn)分析方法，其監(jiān)測濃度的下限為0.02 mg/L，上限為2 mg/L，是一種真實性高、可靠性強(qiáng)的氨氮濃度監(jiān)測方式，納氏試劑實際上是指是碘化汞與碘化鉀的堿性溶液。其原理是：溶液中游離的氨氮和氨離子與納氏試劑反應(yīng)，生成一種黃棕色的絡(luò)合物，氨氮的含量就可以根據(jù)絡(luò)合物的色度來進(jìn)行計算了。其優(yōu)點是操作簡單，但是其干擾離子較多，監(jiān)測結(jié)果的可信度不高。

4.2 水楊酸-次氯酸鹽的分光光度法

水楊酸-次氯酸鹽的分光光度法是我國對于水質(zhì)環(huán)境中氨氮含量的監(jiān)測經(jīng)常用到的一種方法。其工作原理是：銨與水楊酸和次氯酸鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生藍(lán)色化合物的過程，更具化合物色度與氨氮的含量成正比，因此可以推算出氨氮的含量。測試樣本水體的上限為8 ml，測試氨氮濃度的范圍為1～

0.01 mg/mL。此方法的優(yōu)勢是靈敏度高、穩(wěn)定性、可靠性高。

5 自動監(jiān)測站儀器化氨氮分析方法

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新興的氨氮測定方法也在逐漸涌現(xiàn)出來，相關(guān)研究人員通常把常規(guī)測定氨氮的原理與儀器結(jié)合起來，使氨氮的測定方法向儀器化的方向發(fā)展，也使自動監(jiān)測站的工作能夠更加準(zhǔn)確、高效。

氨氮自動檢測儀監(jiān)測法是目前市面上較先進(jìn)的監(jiān)測氨氮的方法，它是根據(jù)蒸餾的原理研發(fā)出來的自動檢測機(jī)器。其工作原理是，在弱堿環(huán)境中將溶液加熱蒸餾，釋放出氨氣，再通過鹽酸、光電反應(yīng)等作用計算出氨氮的含量。此方法的優(yōu)點是：測量水樣本沒有限制，且無需人工配制試劑，監(jiān)測結(jié)果由機(jī)器直接顯示，簡單便捷、省時省力。

6 結(jié) 語

通過以上對手工氨氮分析方法和儀器化氨氮分析方法的介紹和比較，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的氨氮分析方法不僅種類繁多而且各具特色。納氏試劑分光光度法是氨氮分析最經(jīng)典的方法之一，但由于有色離子與懸浮物的存在會對最終監(jiān)測結(jié)果造成不必要的干擾因而需要采取一定的預(yù)處理，同時試劑本身具有較大的毒性；水楊酸—次氯酸納比色法雖然較之更加靈敏、穩(wěn)定，但同樣存在比色法共有的弊端。隨著現(xiàn)代科學(xué)儀器的迅速發(fā)展，具體結(jié)合目前我國環(huán)境監(jiān)測儀器發(fā)展的現(xiàn)狀，可得出我國現(xiàn)代化監(jiān)測的發(fā)展要求儀器人性化、易操作。其中電極法是一種理想方法，快捷、簡單、投入資金少是其特有的優(yōu)勢，但電極由于存在壽命和穩(wěn)定性有待提高的問題，這也就限制了其在我國水質(zhì)氨氮監(jiān)測的運用推廣速度。

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