氨氮測定的影響因素及解決辦法

1、氨氮測定的影響因素及解決辦法吳純真（汕頭市自來水總公司 廣東汕頭 515041）摘要：水中氨氮的含量是飲用水水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)，源水氨氮的含量對飲用水水處理也有一定的影響，本文綜述如何提高氨氮測定的精密度和準(zhǔn)確度，以便更好指導(dǎo)飲用水的生產(chǎn)，確保安全、優(yōu)質(zhì)供水。關(guān)鍵詞：源水飲用水氨氮水揚(yáng)酸鹽分光光度法影響因素精密度準(zhǔn)確度1 氨氮的特性1.1 概述 氨氮(NH3-N)以離子銨（NH4）和非離子態(tài)氨（NH3-）兩種形式存在于水中。兩者組成比取決于水的PH值和水溫。非離子態(tài)氨所占的比例隨著水溫和PH值的升高而急劇增加。1.2 感官性狀 水中氨氮是影響感官水質(zhì)指標(biāo)因素之一。氨氮的濃度與有機(jī)物的含量

2、，溶解氧的大小有著相關(guān)性，標(biāo)志著水污染的程度。世界衛(wèi)生組織在飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則編制說明中，指出氨在水中的嗅閥值約為1.5mg/l，銨離子在水中的味閥值為35mg/ l。同時(shí)，氨氮是水質(zhì)富營養(yǎng)化的重要因素。1.3 來源 水中氨氮主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物。含氮有機(jī)物經(jīng)氨化菌分解生成氨，如氨基酸的分解；其次是來源于某些工業(yè)廢水，如焦化廠廢水，氮肥廢水以及農(nóng)田排查；再次是缺氧條件下硝酸鹽在反硝化菌作用下還原為氨。地表水由于受到污染程度不同，氨氮的含量差異較大。飲用水氨氮的含量，除直接受原水影響外，也與氯胺消毒有關(guān)。1.4 對人體健康的影響 氨只有在摂入量超過人體解毒能力時(shí)才對健康人體有毒性。氨本身不

3、是一種致癌物質(zhì)，但氨在水處理過程（特別是濾池過濾）和管道中，經(jīng)亞硝化菌作用，生成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽進(jìn)入體內(nèi)與仲胺結(jié)合，生成致癌物二甲基硝胺。因而氨在間接上對人體健康帶來一定的危害。1.5 測定意義 水中氨氮太多時(shí)表示水源不久前受過污染，水中如果僅含NO3-而無NH3與NO2-表示污染物中有機(jī)物質(zhì)分解完了，在這種過程中，水中致病微生物也逐漸消除，所以測定各類氮素化合物，有利于探討水體受有機(jī)污染的情況、了解水體的自凈能力和對水質(zhì)進(jìn)行衛(wèi)生評價(jià)。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 儀器及試劑2.1.1 具塞比色管(10ml)2.1.2 Tu-1800紫外分光光度計(jì)；2.1.3 亞硝基鐵氰化鈉溶液(10g/l) 氫氧化

4、鈉溶液(280g/l)檸檬酸鈉溶液（400g/l） 含氯緩沖液 水楊酸檸檬酸鹽溶液 氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。2.2 實(shí)驗(yàn)原理 在亞硝基鐵氰化鈉存在下，氨氮在堿性溶液中與水揚(yáng)酸鹽-次氯酸鹽生成藍(lán)色化合物，用檸檬酸納作掩蔽劑，在655nm波長處比色定量。2.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 測定氨氮的方法有納氏試劑分光光度法、酚鹽分光光度法、水楊酸鹽分光光度法。本文選擇的是水楊酸鹽分光光度法，靈敏度較高。2.3.1 試劑空白的制備：吸取0.4ml含氯緩沖液加到10ml純水中，混勻，靜置半小時(shí)后加1.0ml水楊酸檸檬酸鹽溶液。2.3.2 吸取10.0ml澄清水樣或水樣蒸餾液于10ml具塞比色管中。2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)系列的制

5、備：分別吸取氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液0ml、0.05ml、0.10ml、0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml和4.00ml于8支10ml具塞比色管中。加純水至10ml刻度。2.3.4 向水樣管及標(biāo)準(zhǔn)管中各加1.0ml水楊酸-檸檬酸鹽溶液，立即加入0.4ml含氯緩沖液，充分混勻，靜置90min后測定。2.3.5 于655波長下，以純水為參比，測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。3 影響氨氮測定的因素及其解決方法水楊酸鹽分光光度法測定水中氨氮時(shí)，雖然步驟較為簡單，但實(shí)驗(yàn)條件較為苛刻，準(zhǔn)確度不易把握，任何一處細(xì)節(jié)出現(xiàn)偏差，都會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。本人根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，對水楊酸鹽分光光度法測定水中氨氮含量時(shí)

6、影響測定準(zhǔn)確度的因素和解決的辦法進(jìn)行了總結(jié)，與大家共同探討。3.1 試劑的配制、存放 配制水楊酸檸檬酸鹽溶液時(shí)，水楊酸的溶解速度非常慢，若要加快溶解，嚴(yán)禁直接加熱，最好采用水浴加熱法；配制含氯緩沖液時(shí)，應(yīng)保證該試劑1ml用純水稀釋到50ml、加入1g碘化鉀及3滴硫酸、以淀粉溶液作指示劑，用硫代硫酸納標(biāo)準(zhǔn)溶液c(Na2s2o3)=0.0250mol/l滴定生成的碘，應(yīng)消耗5.6ml左右，如低于4.5ml應(yīng)補(bǔ)加次氯酸納溶液，否則對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。在實(shí)驗(yàn)中加入消耗硫代硫酸鈉溶液低于4.5ml的次氯酸納溶液測定與用符合要求的次氯酸納溶液測定有一定的誤差，結(jié)果見表1。表1：加入不同次氯酸納溶液的

7、測定結(jié)果比較表加入消耗硫代硫酸鈉加入標(biāo)準(zhǔn)次溶液低于4.5ml的次氯氯酸納溶液備注酸納溶液的測定結(jié)果的測定結(jié)果序號樣品吸光度(A)吸光度(A)1空白0.0190.0172出廠水0.0220.0183水源水0.0580.05（本表數(shù)據(jù)為多次測定結(jié)果的平均值）3.2無氨水的制備本實(shí)驗(yàn)對蒸餾水的要求比較嚴(yán)格，普通的蒸餾水往往達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求。氨氮實(shí)驗(yàn)用水要求為無氨水，若空氣中氨溶于水或有銨鹽通過其他途徑進(jìn)入實(shí)驗(yàn)用水中，含量達(dá)到方法檢測限，可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)空白值高，所以無氨水每次用后應(yīng)注意密封保存。如用新鮮蒸餾水代替無氨水測氨氮，實(shí)驗(yàn)空白值和標(biāo)準(zhǔn)曲線與用無氨水時(shí)無顯著差異，并具有較高的精密度和準(zhǔn)確度。結(jié)果見表2

8、。80表2：使用不同蒸餾水的測定結(jié)果比較表序號樣品吸光度(A)備注1新鮮蒸餾水0.022重蒸餾純水0.019（本表數(shù)據(jù)為多次測定結(jié)果的平均值）由此可見只要實(shí)驗(yàn)用水不含氨或氨含量極低，不論蒸餾水是否重蒸，均可使用。也可用一般純水通過強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂或加硫酸或高錳酸鉀后重蒸餾制得。3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 氨是實(shí)驗(yàn)室最常用的易揮發(fā)性試劑，而氨氮的分析應(yīng)在無氨的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，室內(nèi)不應(yīng)含有揚(yáng)塵、石油類及其它的氮化合物，嚴(yán)禁在使用含氨試劑（如測定總硬度：使用氨緩沖溶液）的實(shí)驗(yàn)室中做氨氮項(xiàng)目的分析，所使用的試劑、玻璃器皿等也要單獨(dú)存放，避免交叉污染，影響試劑空白值、樣品測定值。3.4 玻璃器皿的洗滌 所使

9、用的玻璃器皿應(yīng)先用（19）鹽酸浸泡后，再用無氨水沖洗數(shù)次才能使用，否則，也會(huì)造成空白值偏高或平行性較差的情況。3.5 濾紙對空白值的影響 氨氮實(shí)驗(yàn)需將水樣過濾后測定，所用濾紙一般都含有銨鹽，可能引起過濾空白值升高，所以需做過濾空白對照實(shí)驗(yàn)，以扣除濾紙影響。實(shí)驗(yàn)表明，不同濾紙之間銨鹽含量差別很大，有些含量較高的濾紙雖經(jīng)多次用水洗滌，仍達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求，因此使用前需對每一批次濾紙進(jìn)行抽檢，淋洗時(shí)要少量多次，減少濾紙的影響。我們選用經(jīng)稀Hcl浸泡并洗凈的0.45um醋酸乙酯纖維濾膜過濾水樣，解決了用濾紙過濾產(chǎn)生的高空白值問題。不僅過濾空白值低，而且重復(fù)性好，所以推薦使用0.45um醋酸乙酯纖維濾膜過濾

10、。3.6 試劑的選擇 試劑的純度關(guān)系到空白值的高低、測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，氫氧化鈉(分析純)的氮化合物含量雖然較低，但還是有影響，建議使用優(yōu)級純或基準(zhǔn)試劑，盡量降低試劑中的含氮量，從而降低試劑空白值、提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。3.7 實(shí)驗(yàn)用水及試劑的質(zhì)量檢驗(yàn) 若實(shí)驗(yàn)的空白值不夠理想，則需要對實(shí)驗(yàn)用水及試劑進(jìn)行檢驗(yàn)，以選擇出含氮量最低的蒸餾水和試劑，獲得理想的、符合要求的空白值。3.8 反應(yīng)條件的控制3.8.1 反應(yīng)時(shí)間對實(shí)驗(yàn)的影響實(shí)驗(yàn)表明，反應(yīng)時(shí)間在90min之前，溶液顯色不完全，90min之后顏色趨穩(wěn)定，因而，用水楊酸分光光度法測定水中氨氮時(shí)，顯色時(shí)間應(yīng)控制在90min之后，達(dá)到分析的精密度和準(zhǔn)確度

11、。表3：控制不同反應(yīng)時(shí)間的測定結(jié)果比較表吸光度(A)序號樣品檢測時(shí)間檢測時(shí)間檢測時(shí)間檢測時(shí)間備注60 min80 min90 min100 min1空白值0.0140.0170.0190.0192出廠水0.0170.020.0220.0233水源水0.0410.0450.0470.047（本表數(shù)據(jù)為多次測定結(jié)果的平均值）3.8.2 反應(yīng)體系的PH值對實(shí)驗(yàn)的影響由氨氮反應(yīng)原理可知，反應(yīng)體系中OH-濃度影響反應(yīng)平衡。實(shí)驗(yàn)表明，水樣PH值的變化對測定結(jié)果有明顯影響，水樣呈中性或堿性，得出的測定結(jié)果相對偏差符合分析要求，呈酸性的水樣無可比性，所以對于水樣應(yīng)特別注意調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH值，最好將溶液顯色控

12、制在PH值為11.812.4。本廠源水為地表水，每年的洪水期氨氮值偏高，在加氯消毒時(shí)會(huì)形成殺菌力較弱的氯胺系列物質(zhì)，為了保證出廠水的游離余氯達(dá)標(biāo)和消毒效果必然會(huì)消耗更多的氯氣，從而會(huì)增加制水成本。準(zhǔn)確檢測水中氨氮的含量，有利于更加有效地指導(dǎo)生產(chǎn)，確保安全、優(yōu)質(zhì)供水。4 結(jié)果與討論4.1 在檢測過程中，對試劑的配制和存放、玻璃器皿和濾紙（濾膜）的洗滌、試劑的選擇、無氨水的制備、反應(yīng)時(shí)間的控制等實(shí)驗(yàn)條件嚴(yán)格按要求進(jìn)行操作，準(zhǔn)確把握、避免出現(xiàn)偏差，則能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的精密度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線吸取氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液配制成0.00、0.05、0.10、0.50、1.00、1.5

13、0、2.00、4.00mg/l的標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)曲線見表4。表4：標(biāo)準(zhǔn)曲線表序號12345678濃度00.050.10.511.524吸光度0.0240.0450.0590.2160.4090.6110.7931.6由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出：C=-0.025+1.272c，相關(guān)系數(shù)為0.9999，有較高的精密度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。4.3精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn) 取水源水水樣按實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)測定其吸光度六次，結(jié)果見表5。表5：方法的精密度(n=6)n123456Abs峰值(A)0.0330.0310.0320.0330.0290.032標(biāo)準(zhǔn)偏差(s) ：0.001414 ；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)：4.4187由表5可見，本法有較高的精密度和準(zhǔn)確度。4.4 加標(biāo)回收試驗(yàn) 取出廠水及水源水水樣進(jìn)行加標(biāo)回收測試，回收率平均值為98.8%結(jié)果見表6。表6：加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)水樣測定值加標(biāo)量加標(biāo)后測定加標(biāo)回收率(mg/l)(mg/l)(mg/l)(%)出廠水0.0030.050.05299.2水源水0.0330.10.13198.55 小結(jié)由實(shí)驗(yàn)和討論可知，水楊酸鹽分光光度法測定氨氮應(yīng)注意和解決的常見問題：試劑的正確配制決定著方法精密度和準(zhǔn)確度，特別要注意理解實(shí)驗(yàn)原理、正確掌握試劑配制的要領(lǐng)。注意主要試劑性狀，選購合格的試劑。降低空白實(shí)驗(yàn)值可提高