氨氮仪器测试方法比对

杨 琳

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000)

1 概述

氨氮是水中以游离氨和氨离子形式存在的氨[1]，它是水体中的一种营养物质[2]，可导致水体富营养化[3]。人和动物粪便中的含氮有机物容易分解成氨[4]。氨离子基本上是无毒的[5]，而非离子氨是水中的生物感染到毒性的重要原因[6]。Ⅲ类地表水国家标准规定非离子氨氮浓度不大于1mg/L[7]。

氨氮的分光光度法，水杨酸-次氯酸盐法等方法前人已多有研究[8]，流动注射法虽可批量监测[9]，但存在弊端[10]，本文的创新点是首次对流动注射法与气相分子吸收光谱法在曲线、准确性、精密性、回收率等方面进行研究比较，选择氨氮仪器测试的优质方法。

2 材料仪器试剂及原理

流动注射法和气相分子吸收光谱法2种方法的材料仪器试剂及原理见表1。

3 标准曲线

3.1 流动注射法

量取10mL浓度为500mg/L的氨氮标准溶液，定容于250mL并摇匀，从中量取5、4、3、2、1、0.5mL标液再分别定容于100mL的容量瓶中，此时标线梯度为1、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1mg/L，使用流动注射法测试，得氨氮标准曲线1：y= bx+a，a=-1.738459E-001，b=2.315585E-005，R=0.9992>0.999合格；标准曲线2：y= bx+a，a=-1.771685E-001，b=2.481214E-005，R=0.9999>0.999，合格。

表1 2种方法的材料仪器试剂及原理

3.2 气相分子吸收光谱法

量取10mL氨氮储备液定容至100mL，配制成100mg/L溶液，从中量取0.1、0.2、0.5、1、1.5、2mL溶液再分别定容于100mL的容量瓶中，此时标线梯度为0.1、0.2、0.5、1、1.5、2mg/L。采用气相分子吸收光谱法测试，并绘制标准曲线，经测试得氨氮标准曲线1：y=0.12784x-0.00391，相关系数R=0.9997>0.999，合格。标准曲线2：y= 0.12076x+0.00200，相关系数R=0.99989>0.999，合格。

采用以上2种测试氨氮曲线，其相关系数R均达到0.9990以上，截距均合格。且曲线的第一点到最后一点标准曲线峰成相关比例下降，曲线呈现良好的线性走势。2种方法测得的氨氮曲线稳定且合格，可以作为测定其他水样值的基础。

4 准确度测试

4.1 流动注射法

选用水利部样品编号分别为170509、170227、170108的水中氨氮(NH4-N)标准物质1、2、3，有效期至2022年2月，在20℃±2℃时，稀释后标准物质的标准浓度和不确定度见表2。

表2 标准物质1、2、3的标准值和不确定度 单位：mg/L

使用流动注射方法对标准物质1、2、3分别进行6次测试，测试结果见表3。

表3 流动注射法测试氨氮不同标准物质的准确度

4.2 气相分子吸收光谱法

使用气相分子吸收光谱法对标准物质1、2、3分别进行6次测试，测试结果见表4。

综上所述，流动注射方法对标准物质1、2、3测试的相对误差范围为-0.017～0.086；气相分子吸收光谱法的相对误差范围为-0.0020～0.0044。实验结果表明流动注射法大部分测试结果和平均值在标准值的不确定度范围内；气相分子吸收光谱法的所有测量值和平均值均在标准值的不确定度范围内，2种测试方法均准确度较高，而气相分子吸收光谱法准确度较流动注射法更高。

表4 气相分子吸收光谱法测试氨氮不同标准物质的准确度

5 精密度测试

5.1 流动注射法

选用水利部样品编号分别为180107、180108、180109的水中氨氮(NH4-N)标准物质4、5、6，有效期至2022年12月，在20℃±2℃时，稀释后标准物质的标准浓度和不确定度见表5。

表5 标准物质4、5、6的标准值和不确定度 单位：mg/L

使用流动注射方法对标准物质4、5、6分别进行6次测试，测试结果见表6。

表6 流动注射法测试氨氮不同标准物质的精密度

5.2 气相分子吸收光谱法

使用气相分子吸收光谱法对标准物质4、5、6分别进行6次测试，测试结果见表7。

表7 气相分子吸收光谱法测试氨氮不同标准物质的精密度

流动注射方法对标准物质4、5、6测试的标准偏差范围为0.0041～0.0075，相对标准偏差范围为0.029～0.032；气相分子吸收光谱法的标准偏差范围为0.00071～0.00099，相对标准偏差范围为0.0029～0.0067。实验结果表明，2种方法的精密度均合格，而气相分子吸收光谱法的精密度较流动注射法更高。

6 回收率的测定

6.1 流动注射法

选取水利部编号为180107浓度标准值为0.148mg/L的氨氮标准物质溶液，分别取上述溶液49.5、49、48.5mL，再分别用0.5、1.0、1.5mL浓度为10mg/L的氨氮溶液进行加标，均匀混合后，使用流动注射法对加标后溶液分别测试6次，结果见表8。

表8 流动注射法测试氨氮不同加标方法的回收率

流动注射法测试3种加标方法的加标回收率范围分别为90.8%～104%、89.5%～108%、91.7%～106%，个别值较低经分析原因为：①移液管量程不匹配，误差影响较大，最终引起加标回收率的波动；②由于移液管自身的设计，在没有挂壁的情况下用洗耳球将无法自然流出的剩余液体吹出，会产生加标回收率的误差；③加标液与水样混合不够均匀时取样，会导致测定加标值不准确；④测试时基线或者仪器的稳定性有些许变化以及混合后的加标样在测试过程中没有充分发生反应。

6.2 气相分子吸收光谱法

使用气相分子吸收光谱法对上述相同加标方法的加标液分别测试6次，测试结果见表9。

表9 气相分子吸收光谱法测试氨氮不同加标方法的回收率

流动注射法测试3种加标方法的回收率总范围为89.5%～108%，气相分子吸收光谱法测试加标回收率总范围分别为96.7%～103%。实验结果流动注射法测试氨氮回收率值大部分合格，气相分子吸收光谱法全部合格，气相分子吸收光谱法在回收率测试方面合格率更高。

7 结论

2种方法曲线相关系数R均达到0.9990以上且线性良好;2种方法准确度均较高，且气相分子吸收光谱法准确度相对更高;2种方法精密度均达到合格标准，而气相分子吸收光谱法的精密度相对更高;流动注射方法的回收率大部分均合格，而气相分子吸收光谱法全部合格。

本文是第一次全面系统研究比较了流动注射法和气相分子吸收光谱法，明确了气相分子吸收光谱法线性良好，准确度、精密度较高、回收率合格等优点优于流动注射法，满足监测要求。不足之处是仪器及维护成本较高，值得以后的研究者继续研究和解决。