水体中氨氮的现场快速分析方法研究

赵艳霞

(忻州市环境监测站，山西 忻州 034000)

水是包括人类在内所有生命生存的重要资源。然而，近年来，随着人类社会的发展，大量废水排入水体，造成水环境污染，特别是近年来水体污染突发环境事件频发，影响巨大。水体污染直接危害到公众健康安危，故必须快速妥善处理每一次应急事件。环境应急监测能在环境突发事件萌芽期监测到污染物的浓度，因而被广泛研究和应用。水体中氨氮作为环境监测的常规指标，近年来氨氮超标的环境事件逐渐引起人们的关注。如，在频繁出现的死鱼事件中常监测到氨氮含量异常，表明氨氮较高时，对鱼类呈现毒害作用。为了更快的查源与处置，因此对氨氮的现场分析进行改进和探索具有重大意义[1-2]。

1 水体氨氮污染源及常用检测方法

目前，水中氨氮的检测方法主要有纳氏试剂法、电极法等。其中，纳氏试剂比色法具有操作简便、灵敏等特点，但测定易受水中金属离子及水质等干扰，需作相应的预处理；电极法不需对水样进行预处理，但电极寿命及再现性需注意；水杨酸法测氨氮，不用含汞的剧毒试剂，但显色时间较长；光度法测定干扰因素多，操作较繁琐，且存在测定后废弃物安全处理的问题等。由此可见，这些方法有的操作繁琐，分析周期长，有的必须在实验室内操作，且会存在二次污染情况的发生，不能满足现场快速测定的要求。

2 水体氨氮的现场快速分析方法

2.1 方法原理

此氨氮的现场快速分析方法主要是分光光度法，原理是水样经适当的预处理后，纳氏试剂与水样中的氨反应生成淡红棕色胶状化合物，并可在波长410 nm～425 nm范围内测其吸光度，进而根据所测得的吸光度在标准曲线上查得并计算出氨氮含量。本法可用于地面、地下及工业和生活污水中氨氮的测定。

2.2 试剂和材料

本分析法所用的试剂与材料主要有碘化汞、碘化钾、氯化铵、氢氧化钠、硫酸锌、稀盐酸、去离子水等，具体如表1所示。

表1 实验所用试剂和材料

2.3 仪器和设备

本分析法所用的仪器和设备主要有可见分光光度计、比色管、超纯水器、移液枪等，具体如第32页表2所示。

表2 实验所用试剂和材料

2.4 溶液配制

本方法快速测定水中氨氮主要涉及4种溶液的配置，分别为10%ZnSO4、25%NaOH、铵标准储备溶液及铵标准使用溶液。具体配置步骤如下：

1) 10%ZnSO4配制。称取10 g ZnSO4用去离子水溶解并定容至100 mL容量瓶中。

2) 25%NaOH配制。称取25 g NaOH，用去离子水溶解并定容至100 mL容量瓶中，然后贮存于聚乙烯瓶中。

3) 铵标准储备溶液(1.00 mg/mL氨氮)制备：称取3.819 g氯化铵，用水溶解并定容至1 000 mL容量瓶中。

4) 铵标准使用溶液(0.01 mg/mL氨氮)配置：移取5.00 mL铵标准储备溶液,用水定容至500 mL容量瓶中。

2.5 分析步骤

本方法对水中氨氮测定及分析有三步，具体步骤如图1所示。

图1 水体中氨氮的现场快速分析检测步骤

3 实验结果及分析讨论

3.1 标准曲线的绘制及其稳定性讨论

为了表明该方法标准曲线较稳定，实验进行了连续2 d标准曲线的测定，测定结果如图2所示。

图2 分析方法连续两天测定的标准曲线

由图2可知，按照样品分析的全部步骤，2 d所绘标准曲线基本重合，表明可以在较长时间内用同一条标准曲线。同时，通过计算7次平行测定的空白样品(去离子水)的标准偏差，得出方法实验室内检出限为0.02 mg/L，测定下限为0.08 mg/L，可以满足地表水氨氮项目的定量分析。

3.2 精密度分析

为了验证该方法测定水中氨氮结果的稳定性，进行了连续5 d氨氮含量为低、中、高浓度的测定，每天结果的平均值及计算的相对标准偏差如表3所示。

表3 连续5 d不同浓度氨氮含量的测定

由表3可知，连续5 d对水样中氨氮的测定(每个样品平行测定7次)，数据相对标准偏差RSD在5%以内，故此方法的测定结果稳定。

3.3 准确度探讨

准确度探讨包括对国家有证标准物质的测定及加标回收率的测定，具体结果及分析如下：

1) 对国家有证标准物质的测定。按照分析步骤，分别对氨氮含量为(0.193±0.022)mg/L以及氨氮含量为(1.50±0.07)mg/L的国家有证标准物质进行测定。结果显示，测定的平均值分别为0.198 mg/L和1.51 mg/L，相对误差分别为2.6%及0.67%，误差较小。

2) 加标回收率的测定。对4个样品进行加标量测定，结果如第33页表4所示。

由表4可知，氨氮的加标回收率在98.0%～105.6%。结合对国家有证标准物质测定得出的较小相对误差值可知，该法结果较为准确、可靠，可满足现场快速分析的需要。

表4 4个样品加标回收率的测定

3.4 准确度探讨

为了进一步验证该方法的准确性，选择8个实际水样，分别对其作如下3种方法的测定：1)水样沉淀絮凝后过滤处理后再进行测定；2)水样沉淀絮凝后取上清液直接测定；3) 采用标准方法——纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)测定。

分别对方法1)、方法2)测定值与标准方法3)测定值进行比较，经过计算发现，方法1)测定结果的相对偏差在4%之内，方法2)测定结果的相对偏差在9%之内。因此，采取少量吸取上清液的方法实现现场快速分析水中氨氮浓度，完全满足现场分析的要求。

4 结论

综上所述，利用便携式可见光分光光度计测定水中的氨氮，标准曲线较稳定，检出限为0.02 mg/L，测定范围为0.08 mg/L～2 mg/L；测定结果较为精密、准确、可靠，可与标准方法比拟；可将水样沉淀絮凝后取上清液直接测定，大大缩短了分析时间；同时，携带方便，价格低廉，因此完全满足现场分析的要求。