环境样品监测中氨氮大于总氮问题研究

1、环境样品监测中氨氮大于总氮问题研究摘要：结合环境样品监测中总氮小于氨氮的问题， 分别从实验用水、试剂含氮量、实验器皿、环境条件以及其 他因素等多方面分析了问题的原因，提出相应的建议与对 策，并以环境监测实际样品为例说明了建议与对策的可行 性。关键词：总氮；氨氮；空白试验总氮和氨氮是反映水体富营养化程度的重要指标，也是 地表水、生活污水和工业废水环境监测中的常规分析项目。 目前，在我国环境监测领域中，水质总氮的测定多数采用 '碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法” (hj 636-2012),水 质氨氮的测定多数采用''纳氏试剂分光光度法” (h j 535-2009)o理论上

2、总氮包括氨氮，同一样品的总氮测定值应大于氨 氮。但在实际监测中，分析人员普遍遇到过总氮测定值低于 氨氮的问题，对判断水质监测结果的准确性、合理性产生较 大困扰，尤其在测定某些氨氮占总氮比例较高的样品时情况 时有发生。本文从两个分析方法之间的联系、质量保证和注 意事项出发，探寻解决以上问题的办法。一、材料与方法(一) 实验材料1.实验用水与试剂实验用水为无氨水或新制备的去离子水，实验所需试剂 与文献1和2相同。2仪器设备（1）高压蒸汽灭菌器：最高工作温度不低于1201 124°c； （2）紫外分光光度计：具10mm石英比色皿；（3）可 见分光光度计：具20mm比色皿；（4）氨氮蒸徭装置

3、；（5） 25ml、50ml具塞磨口玻璃比色管。（二）实验方法总氮和氨氮的测定方法分别按照紫外法和纳氏试剂法 中的分析步骤进行。二、结果与讨论（一）实验用水的影响总氮和氨氮测定的实验用水均为无氨水，随着国内实验 室仪器设备的改善和更新，许多实验室已经开始使用由纯水 机制备的去离子水直接作为实验用水。自来水经过纯水机 23级的过滤净化后纯度较高，制取过程密封且随用随制， 不易受到环境中氨的污染。实际样品同时分析总氮和氨氮 时，应使用由同种方法新制备的且同等级别的实验用水，保 证空白试验的吸光度值（a0）均在其各自方法要求的质量控 制范围之内（a0均小于0.030）,避免实验用水对总氮和氨 氮测定

4、结果的误差影响存在明显差异，造成数据之间的可比 性降低。（二）试剂含氮量的影响紫外法测定总氮的氧化剂是碱性过硫酸钾，试剂过硫酸 钾和氢氧化钠的含氮量直接影响到空白吸光度值的高低，尤 其对过硫酸钾的要求十分苛刻。目前，市售过硫酸钾和氢氧 化钠的质量参差不齐，部分试剂标注的等级髙（分析纯以 上）、氮含量低（低于0.0005%）,而实际应用效果却不理想, 总氮空白吸光度值可达1.0以上，给分析工作带来阻碍。日 本工业标准（japanese industrial standards,简称 jis） 中测定总氮的紫外分光光度法（jis k 0102-1998 45.2）与 我国的紫外法原理一致，日本的紫

5、外分光光度法中规定试剂 过硫酸钾和氢氧化钠应分别符合标准jis k 8253 （1996）和 jis k 8826 （2004）的要求，试剂含氮量均应小于0. 0005%, 并给出了具体的判别方法。纳氏试剂法测定氨氮未对试剂的等级作出具体要求，但 在标准的质量保证和质量控制条款中规定“试剂空白的吸 光度应不超过0.030”，这说明某些试剂中铁盐的含量可能 较高（例如酒石酸钾钠），易对显色产生正干扰，试剂空白 的吸光度值偏高，因此筛选合格的试剂对氨氮测定结果的准 确性十分重要。（三）实验器皿的影响紫外法测定总氮和纳氏试剂法测定氨氮的基本原理均 为比色法，主要实验器皿为比色管。在制备校准曲线和测定

6、 实际样品时，应选用同一品牌、同一批次生产的比色管，使 用前应对其进行自校准，淘汰其中误差较大的比色管。比色 管与塞子务必配套使用，不能使用因长时间消解导致管口出 现裂隙的比色管，以确保样品消解时的密闭性。以上做法既 可保证总氮和氨氮校准曲线的线性相关系数（y）20.999, 又能使实际样品的总氮和氨氮测定吸光度值与各自校准曲 线之间较好地匹配。实验器皿的清洁程度对总氮和氨氮测定结果的准确性 也存在影响较大。紫外法的注意事项条款中规定“实验所用 玻璃器皿应用（1+9）盐酸或（1+35）硫酸浸泡，用自来水 冲洗后再用无氨水冲洗，洗净后立即使用”。将比色管放置 在容易引起氨污染的实验室两周，然后使

7、用该比色管和新刷 好的比色管同步进行总氮空白试验（结果见表1）。比较两组 实验数据，比色管放置在有氨污染的环境一段时间后使用， 空白试验的吸光度值升高、平行样之间的精密性变差，平行 6次的测定结果范围从0. 0080. 012升高至0. 0350. 053, 并且比色管放置两周后使用空白试验的吸光度值不能满足 方法要求的低于0. 030,这势必对实际样品测定的准确性产 生影响。纳氏试剂法测定氨氮的质量保证和质量控制条款中 对蒸馆器的清洗做出了规定，蒸馆烧瓶的清洗要通过加水进 行蒸馆。因此，建议将测定总氮和氨氮的比色管置于同一酸 缸中浸泡，经同样的自来水和无氨水清洗后均立即使用，氨 氮测定使用的

8、蒸馆烧瓶可用稀盐酸或稀硫酸荡洗后再加入 无氨水进行蒸馆，其他实验器皿均应做到临用现洗。表1两种比色管测定总氮空白结果比对比色管 空白试验吸光度值a （a220-2a275）1 2 3 4 5 6新刷 0. 008 0. 012 0.010 0. 009 0. 011 0.010放置两周 0.041 0. 044 0. 049 0. 035 0. 036 0. 053（四）环境条件的影响测定总氮和氨氮的实验室不应存放鞍盐试剂，避免与挥 发酚、总硬度等使用氨水的分析项目在同一房间，还应远离 卫生间、垃圾存放点等易产生氨气的环境。紫外法测定总氮在高压蒸汽灭菌器中消解，消解环境完全密闭，灭 菌器内的水

9、在高温高压下蒸发，因此，消解环境的清洁程度 可能对总氮测定结果产生影响。作者进行两组总氮空白试 验，每组平行测定6次，分别使用实验室新购置且加入新制 备蒸馆水的高压蒸汽灭菌器（1号）和生物室中比较陈旧且 数周未清洗换水的高压蒸汽灭菌器（2号），结果见表2。实 验结果显示，在1号中消解时，总氮空白试验的吸光度值在 0.0110.016之间，消解环境对总氮空白试验无影响；在2 号中消解时，由于灭菌器内的水存放时间较长，已受其他消 解样品的影响或吸收氨气、硝酸、鞍盐试剂等含氮物质，对 总氮空白试验影响较大，吸光度值升至0. 0380. 053之间， 超出紫外法空白吸光度值小于0. 030的规定，这将对总氮测 定结果尤其是低浓度样品的准确性产生很大影响。由此可 见，消解是总氮测定不容忽视的环节，高压蒸汽灭菌器内的 消解环境对总氮测定结果的准确性十分重要，灭菌器应定期 清洗、加入蒸馆水消解并经常更换，在多次消解高浓度样品 后及时清洗换水，保证消解环境不会对总氮测定产生影响。表2消解环境对总氮空白试验的影响高压蒸汽灭菌器 空白试验吸光度值a （a220-2a275）1 2 3 4 5 6新购置+新制备蒸馆水（1号）0.0