SK—100自動氨氮分析儀與荷蘭SKALAR流動注射分析儀測定水中氨氮的比較研究

蔡奕坤

摘 要：通過對SK-100自動氨氮分析儀法與荷蘭SKALAR流動注射法的對比分析，得出SK-100自動氨氮分析儀具有靈敏度更高、穩(wěn)定性更好的優(yōu)勢，而荷蘭SKALAR流動注射分析儀擁有雙通道，可同時測定硫化氫等污染物，且實驗試劑更加安全。在實際使用中，可根據(jù)實際情況和實驗要求合理選擇兩種方法。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測；污染物；最低檢出限；氨氮測定

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.061

氨氮是飲用水、地表水、工業(yè)廢水和生活污水等水質(zhì)監(jiān)測的一個重要指標，對其進行檢測分析具有重要的指導(dǎo)意義。SK-100自動氨氮分析儀采用的是傳統(tǒng)的納氏試劑分析法的儀器自動化分析，荷蘭SKALAR流動注射分析儀采用的是基于改進了的水楊酸-次氯酸鹽光度法。兩種儀器均有效整合了自動進樣、蒸餾前處理、分光光度法分析、數(shù)據(jù)處理等過程，實現(xiàn)了樣品批量分析自動化。本文通過實驗分析，對兩種方法的優(yōu)缺點進行了比較研究。

1 方法原理

1.1 SK-100自動氨氮分析儀法

樣品經(jīng)儀器自動蒸餾預(yù)處理后，由吸收液吸收，與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物。該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比。反應(yīng)中，吸收液為硼酸溶液。

1.2 荷蘭SKALAR流動注射法

樣品在95 ℃下蒸餾后加入緩沖液，氨被氯化成單氯鹽，單氯鹽與水楊酸鹽和次氯酸鹽（或二氯三聚異氰酸鹽）形成氧化性耦合的一種藍色混合物。該混合物的吸光度與氨氮含量成正比，可在660 nm光波下檢測。反應(yīng)中，催化劑為亞硝基鐵氰化鈉，掩蔽劑為灑石酸鉀鈉和檸檬酸鹽。

2 儀器和試劑

2.1 SK-100自動氨氮分析儀法

使用該方法所需儀器為SK-100自動氨氮分析儀（北京商河科興），檢測條件為：總電源（220 V，50 Hz）、環(huán)境溫度（20±5）℃、相對濕度≤70%. 檢測前，需要先開機預(yù)熱30 min。所需試劑主要有納氏試劑（二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀溶液）、硼酸溶液（ρ=5 g/L）、硫代硫酸鈉溶液（3.5 g/L）、氫氧化鈉溶液（4 g/L，40 g/L）和銨標準使用液（0.1 g/L）。

2.2 荷蘭SKALAR流動注射法

使用該方法所需儀器為荷蘭SKALAR流動注射分析儀，檢測條件為：總電源（220 V，50 Hz）、循環(huán)冷卻器16 ℃、氮氣（壓力0.15 MPa、氨氮流量80個單位）、氨氮模塊加熱控制器溫度95 ℃。所需試劑有水楊酸鈉溶液（80 g/L）、亞硝基鐵氰化鈉溶液（1 g/L）、次氯酸鈉溶液（88 mL/L，棕色瓶保存）、蒸餾試劑（EDTA二鈉-氫氧化鈉溶液）、緩沖液（檸檬酸鈉-酒石酸鉀鈉-Brij35溶液）、硫酸溶液和銨標準使用液（0.1 g/L）。

3 標準曲線的繪制

SK-100自動氨氮分析儀法的檢測上限為10 mg/L，而荷蘭SKALAR流動注射法的檢測上限為8 mg/L。為了使實驗結(jié)果更具有可比性，兩種方法均使用質(zhì)量濃度為0.1 g/L的銨標準使用液配置成同一質(zhì)量濃度的標準系列，分別為：0 mg/L、0.2 mg/L、0.5 mg/L、1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L。將標準系列樣品一分為二，分別按順序放于進樣器托盤區(qū)待測，待基線平穩(wěn)后啟動分析程序。得出的曲線方程如下：

SK-100自動氨氮分析儀法：Y1=0.135 03X1-0.001 87，r1=0.999 76.

荷蘭SKALAR流動注射法：Y2=147 497.2X2-830.03，r2=0.999 90.

由此可見，兩種方法均具有良好的線性。

4 最低檢出限

按照美國EPA SW-846規(guī)定的檢出限MDL=3.143 δ（δ為重復(fù)測定7次得到的標準偏差），取質(zhì)量濃度為0.050 mg/L的氨氮溶液，分別用兩種方法進行測定，得到的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。從表中可知，實際測定值與標準樣品之間的誤差均較小，由MDL=3.143δ可得SK-100自動氨氮分析儀法的MDL=0.007 mg/L，低于傳統(tǒng)的手工方法納氏試劑分光光度法的最低檢出限0.025 mg/L；荷蘭SKALAR流動注射法的MDL=0.012 mg/L，略高于手工方法水楊酸-次氯酸鹽光度法的最低檢出限0.01 mg/L。由此可見，SK-100自動氨氮分析儀法的檢出限更低，靈敏度更好。

5 準確度

用環(huán)境保護部標準樣品研究所的不同濃度質(zhì)控樣進行準確度試驗，結(jié)果如表2所示。從表中可知，兩種方法的質(zhì)控樣測試濃度均在允許的最大不確定度范圍內(nèi)。

6 精密度

取兩個實際水樣用兩種方法進行6次同濃度穩(wěn)定性測試，結(jié)果如表3所示。從實驗數(shù)據(jù)可知，兩種方法得出的相對標準偏差RSD均小于5%，符合要求；無論是高濃度，還是低濃度的樣品，SK-100自動氨氮分析儀的穩(wěn)定性均高于荷蘭SKALAR流動注射分析儀法。

7 討論及分析

由實驗結(jié)果可知，SK-100自動氨氮分析儀法與荷蘭SKALAR流動注射法所制的標準曲線的線性良好，兩者的質(zhì)控樣測試濃度均落在允許的最大不確定度范圍內(nèi)，其準確度均令人滿意，準確度對比不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

SK-100自動氨氮分析儀法的檢出限為0.007 mg/L，荷蘭SKALAR流動注射法的檢出限為0.012 mg/L。前者的檢出限更低，靈敏度更好。從高低濃度樣品的精密度測試中可看出，SK-100自動氨氮分析儀法的穩(wěn)定性高于荷蘭SKALAR流動注射法。經(jīng)查找資料得出，原因可能有以下幾點：①荷蘭SKALAR流動注射法用的是水楊酸鈉試劑，它的顯色與納氏試劑相比不是很完全，納氏試劑黃色更容易顯色；②荷蘭SKALAR流動注射分析儀利用強光源加濾光片的方法得到所需的波長，其強光源的穩(wěn)定性相比較差；③荷蘭SKALAR流動注射分析儀對實驗環(huán)境的要求更高，既要維持冷凝管的溫度較低，又要保證環(huán)境的溫度變化不大。

荷蘭SKALAR流動注射分析儀具有可擴展模塊的功能，可雙通道同時測定硫化氫等污染物，其采用的水楊酸鈉試劑比SK-100自動氨氮分析儀采用的納氏試劑更容易配制，且更加安全。

參考文獻

[1]國家環(huán)保總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京：中國環(huán)境出版社，2002.

〔編輯：王霞〕

Abstract： In this paper， through SK-100 automatic ammonia nitrogen analyzer method and the Holland SKALAR flow injection method of comparative analysis， draw SK-100 automatic nitrogen analyzer has the sensitivity to higher and better stability of the advantage， and Holland SKALAR flow injection analyzer with double channel， simultaneous determination of hydrogen sulfide and other pollutants and reagents safer. In practical use， we can choose the two methods according to the actual situation and the experimental requirements.

Key words： water quality monitoring； pollutant； minimum detection limit； determination of ammonia and nitrogen