納氏試劑分光光度法測定醫(yī)療廢水氨氮的研究

摘""""" 要：分別選擇早晨、中午、下午3個時間點對附屬醫(yī)院的醫(yī)療出水水樣進行采樣并進行氨氮測定，測定結(jié)果均值依次為7.22、7.72、7.74 mg·L^-1，STD依次為0.006、0.015、0.012，RSD依次為0.008、0.019、0.016，具有統(tǒng)計學意義，且該實驗結(jié)果基本符合《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》（GB 18466—2005）的氨氮排放標準。對比3個時間段的測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)早晨醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度略低，中午與下午醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度近似相當，這是因為醫(yī)院的醫(yī)療出水口氨氮質(zhì)量濃度是動態(tài)變化的，其受氣溫影響。當?shù)丶部刂行男枰恐芏c定時對醫(yī)療機構(gòu)污水采樣進行檢測氨氮排放是否達標，防止對居民的生活環(huán)境造成二次污染。

關(guān)" 鍵" 詞：醫(yī)療出水；氨氮測定；納氏試劑法；標準曲線

中圖分類號：TU992.3"" ""文獻標志碼：A"""" 文章編號：1004-0935（2024）11-1793-04

醫(yī)療廢水作為城市環(huán)境的污水來源之一，其排放對生態(tài)水資源造成的影響與危害不容小覷，已經(jīng)成為危害人類生命與健康的重要因素，與工業(yè)廢水相比，醫(yī)療廢水的危害更大^[1]。醫(yī)院廢水氨氮指標是其水體質(zhì)量評價的重要指標之一。醫(yī)療廢水中的氨氮如果不能有效處理及降低，可以在一定條件下轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽進入環(huán)境水源，如果長期飲用，水中的亞硝酸鹽將和蛋白質(zhì)結(jié)合形成亞硝胺，這是一種強烈的致癌物質(zhì)，對人體健康極為不利。目前，水質(zhì)氨氮測定方法包括水楊酸-次氯酸鹽光度法^[2]、滴定法、納氏試劑比色法、氣相色譜法等^[3]。由于納氏試劑比色法具有操作簡單、反應靈敏、試劑穩(wěn)定、重現(xiàn)性好等優(yōu)點^[4-5]，因此在國內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測中被廣泛采納，并被納入國家標準^[6]。采用納氏試劑分光光度法^[7]測定了雅安職業(yè)技術(shù)學院附屬醫(yī)院醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度，分析不同時間段及不同溫度下醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度的差異，探究影響醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度的影響因素。

1" 實驗部分

1.1" 實驗原理

以游離態(tài)氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物，該絡合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長 420 nm處測量吸光度。

1.2" 儀器和試劑

無氨水通過離子交換法獲取。蒸餾水通過強酸性陽離子交換樹脂（氫型）柱， 將流出液收集在帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶內(nèi)，每升流出液加10 g同樣的樹脂，以利于保存。淀粉-碘化鉀試紙、中速定性濾紙，市售產(chǎn)品。

酒石酸鉀鈉溶液：稱取50.0 g酒石酸鉀鈉（KNaC₄H₆O₆·4H₂O）溶于100 mL水中，加入少量氫氧化鈉溶液，煮沸蒸發(fā)掉溶液體積的20%～30%，加熱煮沸以去除氨，充分冷卻后用無氨水稀釋至100 mL。

納氏試劑：稱取 15.0 g 氫氧化鉀（KOH），溶于50 mL水中，冷至室溫，稱取 5.0 g 碘化鉀（KI），溶于10 mL水中，在攪拌下將2.5 g二氯化汞（HgCl₂）粉末分多次加入碘化鉀溶液中，直到溶液呈深黃色或出現(xiàn)淡紅色沉淀溶解緩慢時，充分攪拌混合，并改為滴加二氯化汞飽和溶液，當出現(xiàn)少量朱紅色沉淀不再溶解時，停止滴加。然后，在攪拌下，將冷卻的氫氧化鉀溶液緩慢地加入上述二氯化汞和碘化鉀的混合液中，并稀釋至 100 mL，于暗處靜置24 h，傾出上清液，貯于聚乙烯瓶內(nèi)，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊，存放暗處，可穩(wěn)定1個月。

溴百里酚藍指示劑：稱取 0.05 g 溴百里酚藍溶于 50 mL水中，加入 10 mL無水乙醇，用水稀釋至 100 mL。

硫酸鋅溶液（ρ=100 g·L^-1）：稱取 100 g硫酸鋅（ZnSO₄·7H₂O）溶于水中，定容至1 000 mL。

硫代硫酸鈉溶液（ρ=3.5 g·L^-1）：稱取3.5 g硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）溶于水中，稀釋至1 000 mL。

氨氮標準工作溶液（ρ=10 μg·mL^-1）：將市售的100 μg·mL^-1氨氮標準工作溶液稀釋10倍，獲得"" 10 μg·mL^-1的氨氮標準工作溶液，存放暗處，可穩(wěn)定1個月。

氫氧化鈉溶液（ρ=250 g·L^-1）：稱取25 g 氫氧化鈉溶于水中，定容至100 mL容量瓶。

氫氧化鈉溶液（ρ=40 g·L^-1）：稱取 4 g 氫氧化鈉溶于水中，定容至100 mL容量瓶。

儀器：721紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；凱氏氨氮蒸餾裝置；燒杯、不同量程移液管、容量瓶若干。

1.3" 實驗方法

1.3.1" 氨氮標準溶液的制備與測定

取7個50 mL的棕色容量瓶，分別編號“0、1、2、3、4、5、6”，依次分別加入0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL的10 μg·mL^-1的氨氮標準溶液，加無氨水至各容量瓶標線。此時，0～6號容量瓶其所對應的氨氮質(zhì)量濃度依次為0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mg·L^-1。隨后，各容量瓶加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液，搖勻后再加入1.5 mL納氏試劑，搖勻。放置 10 min后，在波長 420 nm下，以無氨水作空白參比，測量0～6號管氨氮標準液吸光度。以空白校正后的吸光度為縱坐標，以其對應的氨氮標準液質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制氨氮校準曲線。

1.3.2" 水樣前處理

在納氏試劑法測定氨氮過程中，需要首先對樣液進行預處理來消除實驗中干擾因素的影響^[8-11]。在醫(yī)院污水處理系統(tǒng)的排水口取出的水樣首先要做“除余氯”和“絮凝沉淀”處理。

除余氯：可用Na₂S₂O₃溶液來去除余氯的干擾，并用淀粉-碘化鉀試紙驗證余氯是否除盡。若淀粉-碘化鉀試紙不變色，說明樣液中不存在余氯；若淀粉-碘化鉀試紙變藍色，說明樣液中存在余氯，此時加入3.5 g·L^-1的Na₂S₂O₃溶液去除余氯。每加""" 0.5 mL Na₂S₂O₃溶液可去除 0.25 mg 余氯，最終用淀粉-碘化鉀試紙檢驗余氯是否除盡。

絮凝沉淀：100 mL水樣中加入1 mL硫酸鋅溶液和0.1～0.2 mL的250 g·L^-1氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH約為10.5，混勻，放置使之沉淀。用無氨水潤濕中速濾紙，接著過濾，舍去前濾液20 mL，后續(xù)過濾液作為測定液。

1.3.3" 水樣的測定

取過濾后的水樣50 mL，以無氨水作空白參比，420 nm處測吸光度，并依據(jù)氨氮標準曲線，可獲得水樣的氨氮質(zhì)量濃度。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 氨氮校準曲線的繪制

氨氮的校準曲線如圖1所示。在氨氮的校準曲線中，由0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mg·L^-1這7個氨氮標準溶液所做的線性方程為：

y=0.204 6x-0.003"""""""""" （1）

其斜率為0.204 6，截距為-0.003，R²為0.999 1，該曲線的相關(guān)系數(shù)較好，可確定作為氨氮標準溶液的校準曲線方程。

2.2" 醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度的計算

當日，在附屬醫(yī)院同樣的出水口采樣點，早晨8：00、中午12：00、下午18：00各采樣1次，并將樣液稀釋10倍，對稀釋后的樣液進行3次平行實驗測定A₄₂₀。結(jié)合式（1），分別計算水樣C，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，早晨、中午、下午采樣的平行樣品測定醫(yī)療出水氨氮的測定結(jié)果均值依次為7.22、7.72、7.74 mg·L^-1，STD依次為0.006、0.015、0.012，RSD依次為0.008、0.019、0.016，具有統(tǒng)計學意義，且當日測定的醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度基本符合《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》（GB 18466—2005）的氨氮排放標準。對比3個時間段的測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)早晨醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度略低，中午與下午醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度近似相當，這是因為早晨氣溫略低于中午與下午的氣溫，影響了氨氮質(zhì)量濃度的變化。但是，醫(yī)院的醫(yī)療出水口氨氮質(zhì)量濃度是動態(tài)變化的，當?shù)丶部刂行男枰恐芏c定時對醫(yī)療機構(gòu)污水采樣進行檢測氨氮排放是否達標，防止對居民的生活環(huán)境造成二次污染。

2.3" 溫度對醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度的影響

分別選擇當日5、10、20、30 ℃于出水口采樣，并依據(jù)氨氮校準曲線方式計算醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，當溫度低于20 ℃時，醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度的變化基本與溫度變化呈正相關(guān)^[12]，但是當溫度在30 ℃時，氨氮質(zhì)量濃度出現(xiàn)了下降，可能在20～30 ℃，由于醫(yī)院污水處理硝化機制的影響，氨氮在達到一定峰值后出現(xiàn)了下降，該醫(yī)院的氨氮峰值拐點具體在20～30 ℃區(qū)間的哪個溫度，還需要進一步的研究。

3" 結(jié) 論

分別選擇早晨、中午、下午3個時間點對附屬醫(yī)院的醫(yī)療出水水樣進行采樣并進行氨氮測定，測定結(jié)果均值依次為7.22、7.72、7.74 mg·L^-1，STD依次為0.006、0.015、0.012，RSD依次為0.008、0.019、0.016，具有統(tǒng)計學意義，且該實驗結(jié)果基本符合《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標準》（GB 18466—2005）的氨氮排放標準。對比3個時間段的測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)早晨醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度略低，中午與下午醫(yī)療出水的氨氮質(zhì)量濃度近似相當，這是因為醫(yī)院的醫(yī)療出水口氨氮質(zhì)量濃度是動態(tài)變化的，早晨氣溫略低于中午與下午的氣溫，影響了氨氮質(zhì)量濃度。當溫度低于20 ℃時，醫(yī)療出水氨氮質(zhì)量濃度的變化基本與溫度變化呈正相關(guān)，但是當溫度在30 ℃時，氨氮質(zhì)量濃度出現(xiàn)了下降，可能在20～30 ℃，由于醫(yī)院污水處理硝化機制的影響，氨氮在達到一定峰值后出現(xiàn)了下降，該醫(yī)院的氨氮峰值拐點當日具體在20～30 ℃區(qū)間的哪個溫度，還需要進一步的研究。在進行納氏試劑法測定氨氮的過程中，考慮到氨氮測定所用的顯色劑納氏試劑自行配制溶液造成實驗室污染，且實驗人員操作過程中易造成中毒，建議采用市售的納氏試劑（441型）。實驗中所采取的標準方法存在檢測低質(zhì)量濃度氨氮時靈敏度較差的問題，其原因在于低質(zhì)量濃度條件下的顯色反應過慢，不能滿足實際檢測的需求。另外，在進行氨氮標準溶液顯色測定過程中，在等待間隙，需注意活塞密閉容量瓶。該實驗與國標的氨氮校準曲線區(qū)別在于，未采用氨氮質(zhì)量（mg）作為橫坐標，沒有采取國標中ρ_N公式的計算，而采用氨氮質(zhì)量濃度作為橫坐標，這就要求實驗操作中嚴格配制各質(zhì)量濃度的氨氮標準溶液，并進行標準精細顯色操作過程，以減小實驗誤差。

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Study on Determination of Ammonia Nitrogen in Medical

Wastewater by Nessler's Reagent Spectrophotometry

ZHAO Yuqiang ¹， ZHOU Xiayu ¹， LU Xiaoqin ^1，2

（1. Ya'an Vocational College， Ya’an Sichuan 625000， China;

2. Affiliated Hospital of Ya'an Vocational College， Ya'an Sichuan 625000， China）

Abstract： In this experiment， three points in the morning， noon and afternoon were selected to sample the medical effluent water samples of the affiliated hospital， and the ammonia nitrogen was measured. The STD values were 0.006， 0.015， 0.012， and the RSD values were 0.008， 0.019， 0.016， which were statistically significant， and the experimental results were basically in line with the ammonia nitrogen emission standard in Discharge standard of water pollutants for medical organization （GB 18466—2005）. Comparing the measurement results of the three time periods， it was found that the mass concentration of ammonia nitrogen in the medical effluent in the morning was slightly lower， and the mass concentrations of ammonia nitrogen in the medical effluent at noon and afternoon were approximately the same. This was because the mass concentration of ammonia nitrogen in the medical outlet of the hospital was dynamic， which was affected by the temperature. The local disease control center needs to regularly sample sewage from medical institutions every week to test whether the discharge of ammonia nitrogen meet the standard， so as to prevent secondary pollution to the living environment of residents.

Key words： Medical effluent; Determination of ammonia nitrogen; Nessler's reagent method; Standard curve