離心沉淀法在測定地表水中氨氮的應用

段 慧,張 丹

(四川省環境監測中心站,四川成都610041)

氨氮以游離氨(NH3)或銨鹽(NH+4)的形式存在于水中,兩者的組成比取決水的p H值和水溫,當p H值偏高時游離氨的比例較高,反之則銨鹽的比例較高,水溫則相反。地表水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產物以及農田排水;另外,某些工業廢水如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等也有排入水中。水中過量的氨氮可以在一定條件下轉化成亞硝酸鹽,它能與蛋白質結合形成一種強致癌物質-亞硝胺,對人體健康造成危害;另外,魚類對水中氨氮比較敏感,當氨氮含量高時會導致魚類死亡。因此,測定地表水中的氨氮,對于評價水體污染程度及對人體健康等具有重大意義。

水中氨氮的測定方法有納氏試劑分光光度法[1-2],流動注射分光光度法[3],離子色譜法[4-6],水楊酸-次氯酸鹽光度法[1,7],蒸餾-滴定法[1,8]等,而地表水中氨氮的測定又以納氏試劑分光光度法和離子色譜法較為常見。離子色譜法測定地表水中氨氮的優點是不受水體中一些金屬離子、非金屬離子、顏色及濁度的影響,水樣通過用0.22μm孔徑濾膜過濾后即可進行測定,但此方法所用儀器昂貴,不易普及,尤其是對于地表水水質自動監測站水樣現場分析不方便;納氏試劑分光光度法操作簡便,易推廣,不但可用于實驗室內分析,還可以方便地用于水質自動站水樣現場分析,但由于地表水水中鈣、鎂和鐵等金屬離子和懸浮物等會干擾測定,因此需作相應的預處理。地表水中氨氮測定的前處理多采用絮凝沉淀-濾紙過濾法,由于濾紙常含微量銨鹽,因此要反復用無氨水清洗除去,增加了操作復雜性,同時不易控制實驗結果的平行性;另外,也有直接取絮凝沉淀后的上層清液,但有時會遇到絮凝物沉降不完全,增加了操作時間和造成測定結果重復性較差。實驗表明,絮凝沉淀后用離心沉淀法除去絮凝物,再用納氏試劑分光光度法測定地表水中的氨氮,方法簡便快速,且具有較好的準確度和重復性。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

722分光光度計(上海精密儀器儀表有限公司); TDL-40B離心機(上海金鵬分析儀器有限公司)。

25%氫氧化鈉溶液;10%硫酸鋅溶液;50%酒石酸鉀鈉溶液;10.0μg/mL氨氮標準使用液:取10.00 mL氨氮標準溶液(500 mg/L,國家環保總局標準樣品研究所)于500 mL容量瓶中,用水稀釋至刻度。

納氏試劑:稱取60 g氫氧化鉀,溶于250 mL水中,冷卻;另稱取20 g碘化鉀,溶于100 mL水中,攪拌下分次少量加入二氯化汞粉末至出現朱紅色沉淀時,改為滴加飽和二氯化汞溶液至出現微量朱紅色沉淀不溶解后,將此溶液在攪拌下緩慢加入到上述氫氧化鉀溶液中,稀釋至400 mL,混勻后靜止過夜,取上清液于聚乙烯瓶中密塞保存。實驗用水均為無氨水。

1.2 實驗步驟

1.2.1 標準曲線

取0,0.50,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00 mL氨氮標準使用液于50 mL比色管中,用水稀釋至刻度,加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液,搖勻,再加入1.5 mL納氏試劑,充分混勻溶液并放置10 min后,于420 nm處測定溶液的吸光度,并繪制標準曲線。

1.2.2 樣品分析

取100 mL地表水樣于100 mL比色管中,依次加入1.0 mL硫酸鋅溶液和0.2 mL氫氧化鈉溶液,充分混勻溶液后放置10 min,取上層溶液于離心管中,調節離心機速度4 000 r/min,離心3 min后,用大肚吸管取離心后的50.00 mL上層清液于50 mL比色管中,按照1.2.1試驗方法處理后測定溶液的吸光度,并求得樣品中氨氮的濃度。

2 實驗結果與討論

2.1 準確度實驗

取6個含有不同氨氮濃度的渾濁地表水樣,分別加入不同濃度的氨氮標準溶液后,采用絮凝-沉淀離心法預處理后,用納氏試劑分光光度法進行測定,計算加標回收率,實驗結果見表1。

表1 準確度實驗結果

2.2 重復性實驗

取5個含有不同氨氮濃度的渾濁地表水樣采用絮凝-沉淀離心法預處理5次平行樣后,用納氏試劑分光光度法進行測定,計算實驗結果的相對標準偏差,實驗結果見表2。

表2 重復性實驗結果

2.3 結論

采用絮凝-沉淀離心法對地表水樣進行預處理后,以納氏試劑分光光度法測定水樣中的氨氮濃度,方法簡便快速,測定結果準確度較高,重復性較好,加標回收率為95.6%～103%,相對標準偏差為1.1%～4.4%。同時,相對于離子色譜法,本方法不需用昂貴的儀器,且方法簡便快速,因此易于推廣,不但可用于實驗室內分析,還可以方便地用于地表水水質自動監測站水樣現場分析。

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