2種快速測定儀和實驗室國標法測定沼液中氨氮濃度的對照分析

樊戰(zhàn)輝 孫家賓 陳光年

摘要 [目的]促進沼液商品化流通，實現(xiàn)田間地頭快速測定沼液中的氨氮濃度。[方法]采用2種常見氨氮快速測定儀與實驗室國標法中的納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）進行了標準樣品和沼液樣品的氨氮濃度測定試驗。[結(jié)果]2種快速測定儀中SD90715氨氮測定儀試驗結(jié)果優(yōu)于TFC實用型田間土壤化肥速測儀，測定氨氮標準樣品精度較高，與樣品真實值相關(guān)系數(shù)（r）達到0.997 2，與國標法測定結(jié)果相關(guān)系數(shù)（r）達到0.995 2；測定沼液中的氨氮與實驗室國標法測定結(jié)果具有一致的偏向性，相關(guān)系數(shù)（r）達到0.981 0，且操作簡單，速度快、無需配制試劑，適合非專業(yè)人士；給予校正系數(shù)0.798 0（r為0.978 4），可用于對沼液中的氨氮濃度進行快速定量。[結(jié)論]該研究可為沼液中氨氮的快速測定提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 沼液；氨氮；快速測定；對照試驗

中圖分類號 X83 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）34-0050-03

Abstract [Objective]To promote the commercialization circulation of biogas slurry and realize the rapid determination of ammonianitrogen in biogas slurry in the fields. [Method]Adopt two common rapid determination instruments and Nesslers reagent spectrophotometric method（HJ 535-2009）of laboratorial national standard method to test ammonianitrogen in standard sample and biogas slurry sample. [Result] The results showed that the test results of SD90715 ammonianitrogen determinator from the two rapid determination instruments were better than that of the TFC utilitytype soil fertilizer rapid determination instrument； the accuracy was higher when testing the ammonianitrogen in standard sample； the correlation with the true value of the sample can reach to 0.997 2 and the correlation with the determination result of the laboratorial national standard method can reach to 0.995 2. The test results of the ammonianitrogen in biogas slurry were consistent biased with the results of the laboratorial national standard method and the correlation can reach to 0.981 0. SD90715 ammonianitrogen determinator was fast and simple to operate and needs no reagent preparation， which was suitable for nonprofessionals. The correction coefficient was 0.798 0 （r was 0.978 4）， so it can be used for rapid quantitative determination of ammonianitrogen in biogas slurry. [Conclusion] This study can provide scientific basis for rapid determination of ammonia nitrogen in biogas slurry.

Key words Biogas slurry；Ammonianitrogen；Rapid determination；Comparison test

沼液是沼氣工程回收可再生清潔能源——沼氣后的殘余物，其現(xiàn)狀處理處置主要有工廠化處理、自然法處理和還田利用，因前2種處理方法投入成本和運行費用相對較高，另沼液中含有較豐富的植物所需養(yǎng)分，如氮、磷、鉀、腐殖酸、植物生長調(diào)劑物質(zhì)等[1]，筆者認為將沼液還田（即養(yǎng)分回歸農(nóng)業(yè)體系）是比較好的選擇。歐洲一些國家發(fā)展沼氣工程的主要動力是發(fā)展有機農(nóng)業(yè)[2]，國內(nèi)最新的政策導(dǎo)向[2017年6月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》（國發(fā)辦〔2017〕48號）]也有此趨勢。

沼液回歸農(nóng)業(yè)體系的最優(yōu)方式是市場商品化，沼液的養(yǎng)分含量受發(fā)酵原料、管理方式等因素的影響，目前由于沒有專用的養(yǎng)分快速測定儀器，養(yǎng)分確定只能通過實驗室進行測定，速度慢，成本高，導(dǎo)致現(xiàn)階段在流通價格和田間施用量方面主要憑借經(jīng)驗[3]，筆者在研究中發(fā)現(xiàn)氨氮與總氮有一定的相關(guān)性，且市面上有氨氮快速測定儀器[4-5]?；诖?，筆者開展了市面上常見的2種快速測定儀和實驗室國標法之一的納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）測定氨氮的試驗研究，以期能在田間地頭簡單快速定量沼液中的氨氮，進而對氮素進行定量，對沼液進行定價，促進沼液的商品化。

1 材料與方法

1.1 儀器

快速檢測儀：TFC實用型田間土壤化肥速測儀（北京強盛分析儀器制造中心），SD90715氨氮測定儀（上海昕瑞儀器儀表有限公司）。實驗室國標法：UV-1800紫外分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）。3種方法的簡稱分別為TFC、SD90715、國標法。

1.2 試劑

TFC專用試劑包，SD90715專用試劑包，氨氮標準溶液，蒸餾水，氧化鎂，鹽酸，納氏試劑法，酒石酸鉀鈉，硫代硫酸鈉，硫酸鋅，氫氧化鈉，硼酸。

1.3 沼液樣品采集和保存

沼液取自成都周邊3個區(qū)縣正常產(chǎn)氣的養(yǎng)殖場沼氣工程沼液暫存池，裝入封口嚴實的塑料瓶中，每個樣品取1 L，在實驗室冷藏柜儲藏，3種方法同時進行測定。

1.4 測定方法

SD90715按照其使用說明書操作；TFC按照其使用說明書操作，其中省去浸提部分，并將測定結(jié)果按照使用說明書中的待測液處理方法換算成mg/L；國標法：采用國家標準方法中的水質(zhì)氨氮的測定——納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨氮標準溶液測定分析

在實驗室采取標準樣品對3種測定方法進行比對試驗，用氨氮標準溶液配制氨氮濃度分別為0.1、0.2、0.6、1.0、1.4、2.0 mg/L，分別用TFC、SD90715和國標法3種方法測定（表1）。將3種測定結(jié)果與標準樣品進行回歸分析，相關(guān)關(guān)系見圖1～3。

試驗結(jié)果顯示，以標準樣品為真實值，國標法和SD90715測定結(jié)果精度較高，接近真實值，TFC測定結(jié)果與真實值差異較大，可能是低于量程而隨機顯示（儀器自身設(shè)定的隨機值），測定結(jié)果無規(guī)律。國標法、SD90715與真實值均呈正線性強相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（r）分別達到0.999 9和0.997 2，SD90715與國標法測定結(jié)果相關(guān)系數(shù)（r）達到0.995 2，表明測定氨氮標準樣品具有很好的效果；TFC和真實值相關(guān)系數(shù)（r）為0.533 9，再結(jié)合測定結(jié)果可知，相關(guān)性不強（表1）。

2.2 沼液樣品測定結(jié)果

采取沼液樣品對3種測定方法進行比對試驗，分別用TFC、SD90715、國標法對24組沼液樣品進行測試，沼液中氨氮濃度測定結(jié)果見圖4。

從圖4可以看出，3種方法測定沼液中氨氮濃度有差異，以SD90715測定出的氨氮濃度最大，其次為國標法，TFC測定的氨氮濃度最小。其中SD90715測定的24個樣品結(jié)果全部大于國標法測定結(jié)果，偏離方向一致，TFC測定的結(jié)果15個低于國標法測定結(jié)果，9個大于國標法測定結(jié)果。

針對測定結(jié)果SD90715全部大于國標法，如果以國標法測定結(jié)果為真值，同向向上偏離，2種方法都是光度法，分析測定過程中的干擾物質(zhì)達到一定濃度之后（表2中所列離子）會對測定有影響[6]。原因可能是樣品前處理差異所造成，沼液顏色較深、濁度大，含有SO2-4、Cu2+、K+、Na+等；而國標法測定中進行了干擾消除，采用離心使樣品中懸浮物沉降，加入酒石酸鉀鈉掩蔽了陽離子的干擾；SD90715測定是直接稀釋樣品，在加入試劑顯色測定，因而導(dǎo)致測定結(jié)果高于國標法測定結(jié)果。

TFC測定結(jié)果62.5%小于國標法測定結(jié)果，蘇偉波等[7]在研究中也出現(xiàn)快速濃度測定結(jié)果低于國標法濃度測定結(jié)果。這一結(jié)果與該研究“2.1”中測定的結(jié)果不同，測定沼液中氨氮結(jié)果低可能是儀器自身抗干擾補償過度引起，測定結(jié)果忽高忽低可能與儀器本身對溫度敏感引起誤差濃度有關(guān)，在試驗中有出現(xiàn)對同一樣品中午測定結(jié)果高于早上測定結(jié)果的情況。TFC具有土壤、有機肥和植株3種樣品中氮、磷、鉀多種測試功能，儀器為滿足多種測試可能會在準確性上有所降低，與SD90715單一測定水體中氨氮濃度、國標法經(jīng)典測定氨氮濃度相比出現(xiàn)結(jié)果差異也屬正常。

以國標法測定結(jié)果為真實值，國標法測定結(jié)果與SD90715測定結(jié)果進行回歸分析可知，相關(guān)系數(shù)（r）達到0.981 0。兩者之間相互依存的程度密切，屬于強正相關(guān)。兩者相關(guān)關(guān)系見圖5。

以國標法測定結(jié)果為真實值，國標法測定結(jié)果與TFC測定結(jié)果進行回歸分析，相關(guān)系數(shù)（r）為0.748 1，屬于中度正相關(guān)。兩者相關(guān)關(guān)系見圖6。

為了適用實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將回歸方程截距設(shè)為0，國標法測定結(jié)果與SD90715、TFC測定結(jié)果回歸方程分別為y=0.789 0x（r=0.978 4）和y = 1.161 7x（r=0.672 1），即SD90715校正系數(shù)為0.789 0，TFC校正系數(shù)為1.161 7。

根據(jù)以上分析，2種快速測定儀中，SD90715在定量沼液中的氨氮性能上比較穩(wěn)定，與國標法相關(guān)系數(shù)（r）0.981 0，遠高于TFC與國標法相關(guān)系數(shù)（r）0.748 1，測定結(jié)果單向偏離國標法測定結(jié)果即屬于系統(tǒng)誤差，給予0.789 0校正系數(shù)可以用于沼液中氨氮的定量。TFC測定沼液中氨氮性能稍差，但也可作為基本定性，不否認其在測試土壤中營養(yǎng)成分的準確性和實用型。

2.3 快速測定儀操作性能及成本分析

2種快速測定儀均屬于較為常見和實用的快速測定儀器，與實驗室國標法相比較，均具有體積小，質(zhì)量輕，攜帶方便，操作簡單，無需配制試劑和繪制標準曲線，具有成品試劑，按滴使用，非專業(yè)實驗室人員也可操作，成本低，測定樣品耗時短等特點[8]。兩者操作性能及測試樣品成本比較見表3。

工礦企業(yè)常用SD90715法，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用TFC法，以該研究中實際使用分析，SD90715與TFC相比，測定樣品耗時短，但試劑消耗成本高，單個樣品測定消耗試劑成本是TFC的8倍。

3 結(jié)論與建議

（1）SD90715測定氨氮標準樣品精度較高，與樣品真實值相關(guān)系數(shù)（r）達到0.997 2，與國標法測定結(jié)果相關(guān)系數(shù)（r）達到0.995 2；SD90715測定沼液中的氨氮與實驗室國標法測定結(jié)果具有一致的偏向性，相關(guān)系數(shù)（r）達到0.981 0，兩者測定結(jié)果之間相互依存的程度特別密切，給予校正系數(shù)0.798 0，可用于對沼液中的氨氮濃度進行快速定量。

（2）TFC在測定成本上具有一定優(yōu)勢，且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見性高于SD90715，盡管測定氨氮結(jié)果準確性差，但也可作為一定參考。

參考文獻

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