氨氮水楊酸分光光度測定法的改進

張 衛(wèi)，孫 奕，王亮亮，張春鵬，田 鑫，符偉杰*，唐躍平

(1.水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇 南京 210012；2.水利部水文水資源監(jiān)測工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210012；3.河海大學(xué)計算機與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098；4.河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 常州 213022)

氨氮水楊酸分光光度測定法的改進

張 衛(wèi)1,2，孫 奕1,2，王亮亮1,2，張春鵬3，田 鑫4，符偉杰1,2*，唐躍平1,2

(1.水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇 南京 210012；2.水利部水文水資源監(jiān)測工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210012；3.河海大學(xué)計算機與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098；4.河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 常州 213022)

水中氨氮濃度是反映水質(zhì)狀況的重要參數(shù)。對環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(HJ 536-2009)中氨氮測定方法進行改進。結(jié)果表明，改進后的方法顯色反應(yīng)僅需5 min，比環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)快12倍；氨氮檢測的線性范圍為0.01～5.0 mg·L-1，檢出限為0.007 mg·L-1，均優(yōu)于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。對自來水中氨氮進行分析，加標(biāo)回收率為98.2%～103.4%，表明改進后的方法適用于水樣中氨氮的檢測。

氨氮；水楊酸分光光度法；改進

氨氮是地表水環(huán)境監(jiān)測的基本項目，是河流水質(zhì)監(jiān)測評價的重要項目之一[3-6]。水中氨氮來源于生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水等。水中氨氮超標(biāo)是水體富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，危害人類和其它生物的生存，特別是魚類的生存[7-9]。作者在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)HJ536-2009《水質(zhì) 氨氮的測定 水楊酸分光光度法》[10]的基礎(chǔ)上加以改進，并將改進后的方法用于實際水樣中氨氮濃度的測定，擬為快速、簡便、準(zhǔn)確地檢測氨氮濃度提供一種更優(yōu)的方法。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

亞硝基鐵氰化鈉，阿拉丁試劑公司；水楊酸、氯化銨、左旋酒石酸、氫氧化鈉等均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；次氯酸鈉，化學(xué)純，凌峰化工；實驗用水均為超純水(18.2 MΩ· cm-1)，賽多利斯。

759MC型比例雙光束紫外可見分光光度計，上海菁華；電子天平，德國賽多利斯公司；PHS-3C型pH 計，上海雷磁公司；移液器，大龍儀器。

1.2 試劑的配制

試劑組成是在布朗盧比(Bran+Luebbe)氨氮在線分析儀試劑配方的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化得到的，即最優(yōu)的實驗條件。

試劑A由9.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)次氯酸鈉和8.0%氫氧化鈉組成。

試劑B由8.0%亞硝基鐵氰化鈉、6.9%水楊酸、8.1%左旋酒石酸和6.4%氫氧化鈉組成。

1.3 氨氮的檢測

用移液器分別移取0.3 mL試劑A、B于10 mL具塞比色試管中，然后加入不同濃度的NH4Cl溶液，混勻，定容。在室溫下反應(yīng)5 min后，移取適當(dāng)體積的反應(yīng)液于比色皿中測定其吸收光譜。以反應(yīng)液在700 nm處的吸光度為縱坐標(biāo)、NH4Cl濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 實際樣品的測定

首先采用標(biāo)準(zhǔn)加入法計算自來水中氨氮的回收率，然后對生活污水水樣進行分析，在最優(yōu)的實驗條件下測定水樣中氨氮的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度NH4Cl反應(yīng)動力學(xué)曲線

在最優(yōu)的實驗條件下，測定了不同濃度NH4Cl的反應(yīng)動力學(xué)曲線，如圖1所示。

1～9，NH4Cl濃度(mg·L-1)：0、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0

由圖1可知，反應(yīng)時間相同時，溶液的吸光度隨著NH4Cl濃度的增大而增大；NH4Cl濃度相同時，溶液的吸光度隨著反應(yīng)時間的延長逐漸增大，在 5 min左右趨于平衡。因此，選擇5 min作為氨氮檢測的時間，這比環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(HJ 536-2009)規(guī)定的60 min快12倍。

2.2 不同濃度NH4Cl的吸收光譜

在最優(yōu)的實驗條件下，將不同濃度的NH4Cl加入到反應(yīng)液中，5 min后測定其吸收光譜，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著NH4Cl濃度的增大，反應(yīng)液的吸光度逐漸增大。

2.3 NH4Cl的標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖3)

圖3 NH4Cl的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖3可知，NH4Cl濃度在0.01～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為y=0.6459x+0.01854(R2=0.9990)，檢出限低至0.007mg·L-1(S/N=3)。該方法與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(HJ 536-2009)相比，無論是檢出限、反應(yīng)時間還是線性范圍均具有明顯的優(yōu)勢(表1)。

表1 本方法與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(HJ 536-2009)對比

2.4 NH4Cl的加標(biāo)回收率的測定

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定自來水中氨氮的回收率，結(jié)果如表2所示。

表2 自來水中氨氮的加標(biāo)回收率

Tab.2 Adding standard recovery of ammonia nitrogen in tap water

由表2可知，氨氮的加標(biāo)回收率在98.2%～103.4%之間，表明該方法可用于實際水樣中氨氮的測定。

2.5 實際水樣的測定

在最優(yōu)的實驗條件下，測定實際水樣中氨氮的濃度，經(jīng)計算得到氨氮的平均值為6.76 mg·L-1，測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)為0.03，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.33%。

3 結(jié)論

對環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(HJ 536-2009)測定方法進行改進。結(jié)果表明，改進后的方法顯色反應(yīng)僅需5 min，比環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)快12倍；氨氮檢測的線性范圍為0.01～5.0 mg·L-1，檢出限為0.007 mg·L-1，均優(yōu)于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。改進后的方法大大縮短了氨氮檢測時間且檢測流程更加簡單，線性范圍更寬，靈敏度更高，并成功用于實際水樣中氨氮的分析檢測，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] ZHOU L,BOYD C E.An assessment of total ammonia nitrogen concentration in Alabama (USA) ictalurid catfish ponds and the possible risk of ammonia toxicity[J].Aquaculture,2015,437:263-269.

[2] 程東紅.淺談氨氮測定過程中的影響因素[J].化學(xué)工程與裝備，2013(8):229-230.

[3] VALENTE I M,OLIVEIRA H M,VAZ C D,et al.Determination of ammonia nitrogen in solid and liquid high-complex matrices using one-step gas-diffusion microextraction and fluorimetric detection[J].Talanta,2017,167:747-753.

[4] 王朝明.談氨氮測定時應(yīng)注意的幾點問題[J].長春大學(xué)學(xué)報，2007,17(1):97-99.

[5] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M] .第4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006:276.

[6] 奚旦立,孫裕生,劉秀英.環(huán)境監(jiān)測[M].北京:高等教育出版社,2004:72.

[7] ZHOU L,BOYD C E.Comparison of Nessler,phenate,salicylate and ion selective electrode procedures for determination of total ammonia nitrogen in aquaculture[J].Aquaculture,2016,450:187-193.

[8] MOOK W T,CHAKRABARTI M H,AROUA M K,et al.Removal of total ammonia nitrogen(TAN),nitrate and total organic carbon(TOC) from aquaculture wastewater using electrochemical technology:a review[J].Desalination,2012,285:1-13.

[9] AZIMI S,ROCHER V.Influence of the water quality improvement on fish population in the Seine River (Paris,France) over the 1990-2013 period[J].Science of the Total Environment,2016,542(PtA):955-964.

[10] HJ 536-2009，水質(zhì) 氨氮的測定 水楊酸分光光度法[S].

Improvement in Salicylic Acid Spectrophotometry for Ammonia Nitrogen

ZHANG Wei1,2,SUN Yi1,2,WANG Liang-liang1,2, ZHANG Chun-peng3,TIAN Xin4,FU Wei-jie1,2*,TANG Yue-ping1,2

(1.NanjingAutomationInstituteofWaterConservancyandHydrology,MinistryofWaterResources,Nanjing210012,China;2.HydrologyandWaterResourcesMonitoringEngineeringTechnologyResearchCenter,MinistryofWaterResources,Nanjing210012,China;3.CollegeofComputerandInformation,HohaiUniversity,Nanjing210098,China；4.CollegeofInternetofThingsEngineering,HohaiUniversity,Changzhou213022,China)

Theconcentrationofammonianitrogeninwaterisanimportantparameterofwaterquality.Weimprovedthedeterminationmethodofammonianitrogenintheenvironmentalstandard(HJ536-2009) .Theresultsshowedthatcolorreactiononlytook5min,whichwas12timesfasterthanthatoftheenvironmentalstandard.Inaddition,thelinearrangewasfrom0.01mg·L-1to5.0mg·L-1,andthedetectionlimitwas0.007mg·L-1,whichwerebetterthanthoseoftheenvironmentalstandard.Weanalyzedammonianitrogenintapwatersamples,andtheaddingstandardrecoverywas98.2%～103.4%,whichindicatedthattheimprovedmethodwassuitableforthedeterminationofammonianitrogeninrealwatersamples.

ammonianitrogen；salicylicacidspectrophotometry；improvement

水利部南京水利水文自動化研究所科研啟動基金項目(YJZS1515004)

2017-03-15

張衛(wèi)(1988-)，男，安徽滁州人，助理工程師，研究方向：分析化學(xué)，E-mail:zhangwei@nsy.com.cn；通訊作者：符偉杰，高級工程師，E-mail:fuweijie@nsy.com.cn。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.08.014

O657.32

A

1672-5425(2017)08-0068-03

張衛(wèi)，孫奕，王亮亮,等.氨氮水楊酸分光光度測定法的改進[J].化學(xué)與生物工程，2017，34(8)：68-70.