地表水及地下水中氨氮分析前處理方法的探討

王日華

(山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030027)

引 言

我國(guó)目前測(cè)定水中氨氮的主要方法有納氏試劑分光光度法、水楊酸分光光度法、流動(dòng)注射法、蒸餾中和滴定法等，而納氏試劑法以操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、重現(xiàn)性好被廣泛采用。納氏試劑分光光度法測(cè)氨氮，需要對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理。標(biāo)準(zhǔn)HJ535-2009中表明“在顯色時(shí)加入適量的酒石酸鉀鈉溶液，可消除鈣鎂等離子的干擾。若水樣渾濁或有顏色時(shí)可用預(yù)蒸餾法或絮凝沉淀法處理。”實(shí)際分析過(guò)程中，氨氮濃度低水質(zhì)清的水樣，加入酒石酸鉀鈉不足以消除鈣鎂等金屬離子的污染，還會(huì)使溶液產(chǎn)生渾濁影響比色，需要另外進(jìn)行前處理[2-3]。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

721型分光光度計(jì)；500 mL氨氮蒸餾裝置；50 mL具塞比色管。

氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液，ρ(N)=10.0 mg/L；納氏試劑,天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司；酒石酸鉀鈉,500 g/L；氧化鎂,經(jīng)500 ℃烘干以去除碳酸鹽；溴百里酚藍(lán)指示劑,0.5 g/L；硫酸鋅溶液,100 g/L。以上所用試劑均為分析純，水樣稀釋和試劑配制均用無(wú)氨水。

1.2 測(cè)定步驟

取適量經(jīng)處理過(guò)的水樣作試樣，放于50 mL比色管中并用純水定容至50 mL，加入1 mL酒石酸鉀鈉和1.5 mL納氏試劑，搖勻放置10 min后，在420 nm波長(zhǎng)下用20 mm比色皿，以水作參比，在721可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定。

1.3 樣品的預(yù)處理

本實(shí)驗(yàn)分別采集了山西省內(nèi)地下水、地表水5個(gè)水樣，分別對(duì)同一水樣進(jìn)行3種不同的前處理，對(duì)比分析了這些不同處理步驟對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

方法一：不經(jīng)任何前處理；

方法二(絮凝沉淀法)：在200 mL水樣中加入2 mL硫酸鋅溶液和數(shù)滴氫氧化鈉溶液(500 g/L)，調(diào)節(jié)pH約為10.5，混勻放置使之沉淀，傾取上清液分析；

方法三(預(yù)蒸餾法)：將50 mL純水作為吸收液移入接收瓶?jī)?nèi)，確保冷凝管出口在液面之下。分取250 mL水樣移入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍(lán)指示劑，加入0.25 g輕質(zhì)氧化鎂及數(shù)粒玻璃珠，立即連接氮球和冷凝管。加熱蒸餾，餾出液速率約為10 mL/min，待餾出液收集到200 mL后取下，定容至250 mL進(jìn)行測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

2.1 曲線繪制

絮凝沉淀的目的是要將溶液中的顆粒物絮凝沉淀，標(biāo)準(zhǔn)溶液性質(zhì)穩(wěn)定純度高幾乎不含干擾物，絮凝沉淀后并不會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，所以絮凝沉淀后不需要重新繪制曲線。而標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)蒸餾法預(yù)處理后考慮到吸收率的問(wèn)題需要重新繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.1.1 不經(jīng)處理及絮凝沉淀法標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 mL銨標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.0 mg/L)于50 mL比色管中，并用純水定容至50 mL，加入1 mL酒石酸鉀鈉和1.5 mL納氏試劑，搖勻放置10 min后，在420 nm波長(zhǎng)下用20 mm比色皿，以水作參比，在721可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定其吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程：y=0.006 9x+0.003 9，相關(guān)系數(shù)為0.999 8。

2.1.2 蒸餾法標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

將50 mL純水作為吸收液移入接收瓶?jī)?nèi)，確保冷凝管出口在液面之下。取250 mL銨標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.0 mg/L)移入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍(lán)指示劑，加入0.25 g輕質(zhì)氧化鎂及數(shù)粒玻璃珠，立即連接氮球和冷凝管。加熱蒸餾，使餾出液速率約為10 mL/min，待餾出液收集到200 mL后取下，定容至250 mL待用。

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 mL上述餾出液于50 mL比色管中，純水定容至50 mL，再向比色管依次加入1 mL酒石酸鉀鈉和1.5 mL納氏試劑，搖勻放置10 min后，在420 nm波長(zhǎng)下用20 mm比色皿，以水作參比，在721可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定其吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程：y=0.006 5x+0.005 9，相關(guān)系數(shù)為0.999 3。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)樣品為國(guó)家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣研究所監(jiān)制，編號(hào)分別為2005101和200593。移取標(biāo)準(zhǔn)樣品10.00 mL加入容量瓶，定容至250 mL，編號(hào)為2005101的標(biāo)準(zhǔn)值為(1.12±0.07)mg/L，編號(hào)為200593的標(biāo)準(zhǔn)值為(30.4±1.8)mg/L。本次是采用3種方法進(jìn)行比對(duì)：不經(jīng)任何預(yù)處理直接取適量水樣作試樣測(cè)氨氮；經(jīng)絮凝沉淀后取上層清液作試樣測(cè)氨氮；經(jīng)預(yù)蒸餾后作試樣測(cè)氨氮。3種方法分別吸取原液、絮凝沉淀后的上清液以及餾出液，取樣量相同，比色所加顯色劑等條件步驟均相同。測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品經(jīng)不同前處理氨氮測(cè)定結(jié)果

由表1可知，3種方法對(duì)高低2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品在相同條件下測(cè)定，測(cè)得結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，回收率均在95%～105%，滿足要求。說(shuō)明這三種前處理方法對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品都適用。

2.3 實(shí)際樣品測(cè)定

實(shí)際樣品是以5個(gè)比較清的地表水和地下水，5個(gè)比較濁的污水，共10個(gè)樣品為例進(jìn)行測(cè)定,每個(gè)樣品采用以上3種前處理方法進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水樣經(jīng)不同前處理氨氮測(cè)定結(jié)果對(duì)照表

由表2可見(jiàn),水樣在不作任何前處理測(cè)定和經(jīng)絮凝沉淀后測(cè)定溶液均不同程度渾濁不能比色；水樣經(jīng)蒸餾后測(cè)定均不產(chǎn)生渾濁，加標(biāo)回收的回收率在95%～105%。說(shuō)明氨氮濃度比較低，水質(zhì)比較清，取樣量比較大的水樣，直接測(cè)定產(chǎn)生渾濁的情況下，可以采用蒸餾法進(jìn)行前處理測(cè)定，或者直接采用蒸餾法進(jìn)行前處理測(cè)定。

3 結(jié)果討論

標(biāo)準(zhǔn)HJ535-2009中提到“在顯色時(shí)加入適量的酒石酸鉀鈉溶液，可消除鈣鎂等離子的干擾。若水樣渾濁或有顏色時(shí)可用預(yù)蒸餾法或絮凝沉淀法處理。”在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，對(duì)于一些水質(zhì)非常清、氨氮濃度低的水樣，取樣體積較大，不需要稀釋或者稀釋倍數(shù)很小，干擾物鈣鎂離子的濃度也沒(méi)有得到很大的稀釋，加入酒石酸鉀鈉溶液起不到消除干擾的作用，在加入納氏試劑后或多或少還是會(huì)渾濁影響比色，這種情況下需要將水樣進(jìn)行蒸餾法前處理。