連續(xù)流動(dòng)分析法和納氏試劑分光光度法測(cè)定地表水氨氮的比較研究

摘要：采用連續(xù)流動(dòng)分析法和納氏試劑分光光度法對(duì)地表水中的氨氮進(jìn)行測(cè)定和比較，兩者測(cè)定結(jié)果有較大差別。連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定的氨氮濃度總體低于納氏試劑分光光度法。鑒于地表水成分復(fù)雜，使用納氏試劑分光光度法測(cè)定過程中雖經(jīng)絮凝處理，但可能仍不能屏蔽全部金屬離子的干擾，對(duì)氨氮濃度測(cè)定的準(zhǔn)確性有一定影響，而流動(dòng)分析方法是基于水楊酸分光光度法，使用檸檬酸三鈉作為掩蔽劑，有效屏蔽了金屬離子的干擾，且具有試劑安全、操作簡便、分析速度快、檢測(cè)精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)，建議推廣流動(dòng)分析法測(cè)定地表水中的氨氮。

關(guān)鍵詞：流動(dòng)分析法;納氏試劑分光光度法;水質(zhì);測(cè)定;氨氮

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.039

Comparative study on continuous flow analysis and Nesslers reagent spectrophotometry in determination of ammonia nitrogen in surface water

Zhang Zhenyu

（Shanghai Putuo Environmental Monitoring Station，Shanghai 200062，China）

Abstract：The continuous flow analysis and Nesslers reagent spectrophotometry were used to determine the content of ammonia nitrogen in surface water.There is some difference between the two methods.Concentration determined by continuous flow analysis was generally lower than that by Nesslers reagent spectrophotometry.Given the complex composition of surface water，although flocculation treatment is used in the process of determination with Nesslers reagent spectrophotometry， the interference of all metal ions cannot be guaranteed to be shielded，so it maybe still has certain influence on the accuracy of determination.However，continuous flow analysis is based on the salicylic acid spectrophotometry.As a masking agent，trisodium citrate effectively blocks the interference of metal ions.So continuous flow analysis has the characteristics of safe reagent，simple operation， fast analysis speed and high detection accuracy.It is suggested to popularize the continuous flow analysis for the determination of ammonia nitrogen in surface water.

Key words：Continuous flow analysis;Nesslers reagent spectrophotometry; Water quality;Determination;Ammonia nitrogen

經(jīng)過幾輪環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，我國各地區(qū)的環(huán)境生態(tài)狀況明顯改善，城市地表水污染因子濃度水平明顯下降。要保持地表水的良好水質(zhì)，水體中污染因子控制依然是水生態(tài)文明建設(shè)中極為重要的一環(huán)。水污染因子中氨氮含量高不僅會(huì)造成水體黑臭、景觀惡劣，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水生生物大面積死亡。因此，作為評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，氨氮一直是監(jiān)測(cè)部門的必測(cè)項(xiàng)目。

本文采用連續(xù)流動(dòng)分析法和納氏試劑分光光度法測(cè)定地表水的氨氮濃度，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了比較，認(rèn)為連續(xù)流動(dòng)分析法試劑安全、操作簡便、測(cè)定結(jié)果受干擾少，更接近真值，是值得廣泛推廣使用的方法。

1 材料和方法

1.1 樣品采集和保存

采集地表水水樣加入具塞玻璃瓶中，立即加入硫酸使水樣酸化至pH<2固定，運(yùn)輸及保存過程中始終加蓋密閉。采樣后24h內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑制備

納氏試劑分光光度法使用北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TU-1901紫外可見光分光光度計(jì)。納氏試劑為德國默克股份兩合公司生產(chǎn)的納氏試劑。其他試劑按照HJ/535-2009[1]配置。

連續(xù)流動(dòng)分析法使用德國SEAL分析儀器有限公司的AutoAnalyzer3（AA3）連續(xù)流動(dòng)分析儀。其試劑按照德國SEAL分析儀器有限公司提供的方法配制。

其他實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備：上海安亭科學(xué)儀器廠制造的TDL-40B臺(tái)式離心機(jī);梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司的AL204型電子天平，100mL、50mL具塞比色管等。

實(shí)驗(yàn)室用水為新制備無氨水。

1.3 樣品預(yù)處理

根據(jù)納氏試劑分光光度法，清潔無色水樣無須預(yù)處理即可直接顯色測(cè)定。但是工作中發(fā)現(xiàn)，采集的低濃度地表水樣品，雖然外觀清潔但成分復(fù)雜，干擾因子的存在常使未經(jīng)預(yù)處理的水樣在加入納氏試劑后產(chǎn)生渾濁而不能比色，因此，將所有水樣做絮凝處理。絮凝方法是：取100mL水樣，加入1mLρ=100g/L的硫酸鋅溶液和0.1～0.2mLρ=250g/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH約為10.5，搖勻，放置沉淀后，在離心機(jī)中以4 000轉(zhuǎn)離心5min，取上清液進(jìn)行分析。

1.4 方法原理

納氏試劑分光光度法：以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(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，于波長420nm處測(cè)量吸光度，然后手工計(jì)算氨氮濃度。

連續(xù)流動(dòng)分析法：連續(xù)流動(dòng)分析儀采用空氣片段連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)樣品分析，系統(tǒng)中以硝普鈉作為催化劑，樣品與水楊酸鈉和二氯異氰尿酸鈉（DCI）反應(yīng)生成藍(lán)色化合物，進(jìn)入恒溫流動(dòng)檢測(cè)池在660nm波長下進(jìn)行光度檢測(cè)，自動(dòng)計(jì)算出氨氮濃度。

2 測(cè)定結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

使用從環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所購買的氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配制濃度為10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，按照HJ535-2009國標(biāo)方法和連續(xù)流動(dòng)分析標(biāo)準(zhǔn)方法分別繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（表1）。

2.2 地表水樣品濃度測(cè)定

測(cè)定19個(gè)地表水樣品。連續(xù)流動(dòng)分析法分別測(cè)定絮凝和未絮凝的樣品，納氏試劑分光光度法只測(cè)定絮凝后的樣品。

3 結(jié)果

對(duì)19個(gè)地表水樣品使用不同方法測(cè)定的氨氮濃度及各方法之間的差值d如表2所示。對(duì)用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定的絮凝和未絮凝樣品的氨氮濃度、用納氏試劑分光光度法測(cè)定絮凝后的樣品和連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定未絮凝樣品的氨氮濃度分別進(jìn)行雙側(cè)t-檢驗(yàn)，公式如下：

標(biāo)準(zhǔn)偏差：

3.1 流動(dòng)分析法測(cè)定絮凝和未絮凝樣品的氨氮濃度的差異顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)t檢驗(yàn)，若兩種方法的測(cè)定結(jié)果無差別，則差值d的總體均數(shù)ud應(yīng)為零。

做無效假設(shè)H0：ud=0，備擇假設(shè)H1：ud≠0。確定檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

樣品數(shù)n=19，自由度υ=18，∑d1=0.371，∑d12=0.175，=∑d1/n=0.0195，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)偏差Sd1=0.0964，t1=0.882。

查t臨界值表，按α=0.05檢驗(yàn)水準(zhǔn)得t0.05/18=2.101，而t=0.8820.05，檢驗(yàn)結(jié)果不拒絕無效假設(shè)H0，所以認(rèn)為用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定絮凝和未絮凝的地表水樣品氨氮濃度無顯著性差異。

3.2 納氏試劑分光光度法測(cè)定絮凝后的樣品和連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定未絮凝樣品氨氮濃度的差異顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)t檢驗(yàn)，若兩種方法的測(cè)定結(jié)果無差別，則差值d的總體均數(shù)ud應(yīng)為零。做無效假設(shè)H0：ud=0，備擇假設(shè)H1：ud≠0。確定檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

樣品數(shù)n=19，自由度υ=18，∑d2=2.027，∑d22=0.731，=∑d2/n=0.107，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)偏差Sd2=0.169，t2=2.76。查t臨界值表，按α=0.05檢驗(yàn)水準(zhǔn)得t0.05/18=2.101，而t2=2.76> t0.05/18，P<0.05，檢驗(yàn)結(jié)果拒絕H0，支持備擇假設(shè)H1，所以認(rèn)為連續(xù)流動(dòng)分析法和納氏試劑分光光度法測(cè)定地表水的氨氮濃度差異顯著。

4 結(jié)論

（1）地表水污染因子情況較為復(fù)雜，本實(shí)驗(yàn)中的樣品為氨氮濃度<2mg/L的低濃度地表水，納氏試劑分光光度法測(cè)定時(shí)需取全樣測(cè)定，若鈣鎂等金屬離子含量高，即使進(jìn)行了絮凝處理，也不能完全屏蔽掉金屬離子的干擾，加入酒石酸鉀鈉后仍然有些樣品產(chǎn)生渾濁，或無法比色，或造成測(cè)定濃度偏高。研究顯示絮凝沉淀法對(duì)于廢水中干擾物質(zhì)的去除沒有蒸餾法效果理想[2]。但是蒸餾法過于繁瑣，耗時(shí)、費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，對(duì)于大批量的地表水樣品測(cè)定來說不實(shí)用。

（2）流動(dòng)分析法靈敏度高，精密度好，準(zhǔn)確度高，自動(dòng)化程度高，操作簡單快捷[3]。本實(shí)驗(yàn)使用連續(xù)流動(dòng)分析法不僅測(cè)定了地表水的未絮凝樣品，也對(duì)其絮凝樣品進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果顯示濃度差異不顯著，即絮凝與否不會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響，樣品可直接進(jìn)行測(cè)定。而采用納氏試劑分光光度法測(cè)定絮凝樣品的氨氮濃度，結(jié)果顯著差別于連續(xù)流動(dòng)分析法，有些樣品濃度顯著高于連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定的濃度，因而認(rèn)為連續(xù)流動(dòng)分析法檢測(cè)結(jié)果更接近真值。

（3）另外，若自行配制納氏試劑，不僅步驟繁瑣，而且含汞試劑用量多少不易把握，影響方法的靈敏度。目前，因含汞試劑毒性較大，我國對(duì)其控制日趨嚴(yán)格，購買日趨困難。本測(cè)定中使用的納氏試劑為德國進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格不菲。南方地區(qū)河道豐富，地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)任務(wù)重，頻率高，含汞廢水的收集和處理容易造成二次污染。而連續(xù)流動(dòng)分析法是基于水楊酸分光光度法設(shè)計(jì)的，不涉及有毒試劑，環(huán)境影響友好，效率高，極大地減輕了檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，如果測(cè)定結(jié)果的確真實(shí)地反映了地表水氨氮的濃度水平，值得廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]HJ535-2009，水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法[S].2009.

[2]崔勇，黃維娜.不同預(yù)處理方法對(duì)納氏試劑比色法測(cè)定水中氨氮影響分析[J].治淮，2009（12）：57-58.

[3]徐文.連續(xù)流動(dòng)注射分光光度法測(cè)定水中氨氮的應(yīng)用研究[J].安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2019（01）：43-45+68.

收稿日期：2020-09-21

作者簡介：張臻宇（1969-），女，漢族，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。