大气中氨与水质中氨氮的分析方法改进探讨

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  摘要:目前,大气中氨与水质中氨氮的分析方法多种多样,本文就其分析方法的改进问题进行深入地探讨。
  关键词:分析方法;氨氮;改进;
  分类号:X830.12
  水质中氨氮大多存在于地表水和地下水之中,水质中的氨氮以游离氨和离子铵的形式存在,而游离氨和离子氨的组成比由水体的pH 值来决定,当pH 值较高时, 游离氨的比例高;若pH值较低时,则离子铵的比例高。水质中的氨氮主要来源于生活污水、工业废水、农田排水等,当氨氮含量过高时, 对鱼类有毒副作用,对人体也有一定程度的危害。目前,氨氮的含量已成为判断水体污染程度的一个重要标志,可以作为水质受含氮有机物污染程度的重要指标。此外, 如果在无氧环境下, 水质中的亚硝酸盐可受微生物的作用, 还原成氨,而在有氧环境下,水质中的氨也可再次转变成亚硝酸盐。因此, 测定水质中氨氮具有极其重要的意义。下面我们具体介绍几种测定氨氮的方法、原理,并对大气中氨与水质中氨氮的分析方法的改进进行探讨。
  1.分析方法。
  (1)纳氏试剂比色法。
  测定水质中氨氮的最常用的分析方法就是纳氏试剂比色法,其主要原理使氨氮与纳氏试剂进行化学反应,生成黄棕色络合物, 该络合物的色度和氨氮的含量多少成正比,然后在420mm波长中进行分光光度测定。纳氏试剂比色法有一定的测试范围,其最大试样体积是50ml 时, 氨氮浓度最大可达2mg/L, 而使用10mm 比色皿时, 其最低检出浓度是0.105mg/L。此种分析方法,其操作较为简单,但是,另一方面,试剂的毒性较大, 对人体的危害大,且水质中钙、镁以及铁等金属离子、硫化物、醛与酮类等物质的存在可能会干扰测定的结果, 因此需要对此作一定的预处理,以提高测定的准确度。经过多次实验得知,在试剂中添加适当的胶体保护剂聚乙烯醇能够有效地提高测定的准确度, 在条件良好的情况下,其最低检出限可达0.015 mg/L, 回收率可达至100%。
  (2)蒸馏滴定法。
  滴定法的主要原理是以甲基红-亚甲蓝作为指示剂, 再用酸标准溶液滴定馏出液中的铵。如果水质中含有氨,那么,就能与酸反应生成新的物质,而对于含氮量较高的水体,则首先要进行稀释处理,否则测定结果的误差会较大。将试样的pH 值调节在6~7.4的范围内,再加入适量的氧化镁,呈微碱性, 经过蒸馏释出的氨被接硼酸溶液吸收。测试时采用10ml的试样, 可测氨氮含量最大为10mg。后来经过对此方法的改进,又采用了甲醛法,可以有效测定高浓度含氨水体中的氨氮含量。因为氨与甲醛反应可生成酸,在试剂中加入酚酞以作指示剂,经实验表明,甲醛法的回收率达96%到103%。
  (3)水杨酸次氯酸盐光度法。
  其原理是:在假设水体中存在亚硝基铁氰化钠的前提下, 铵与水杨酸盐、次氯酸盐反应可生成一种蓝色化合物,在697nm处进行比色测定,依据吸光度和浓度间的线性关系,那么,知道水样的吸光度即可求得水样的氨氮浓度。当试样体积是8ml时, 氨氮浓度最大为1mg/L。
  (4)氨气敏电极法。
  这种分析方法的原理是氨气敏电极以平头pH 玻璃电极作为指示电极, 以银-氯化银作为参比电极组成电极对, 再放入盛有0.1mg/L 的氯化铵内充液的套管之中。在套管的底部有一个疏水微孔透气膜可供氨气通过。当氨气进入到内充液之后, 氨气和水反应,生成氨离子,且随着氨气的不断进入,氨离子的数量在增加,内充液的pH也在不断升高,玻璃电极的电位会因此而发生变化。等到溶液的离子强度、电极参数、酸度以及性质保持恒定不变时,溶液的电位值和氨的浓度恰好符合能斯特方程。用离子选择电极测定水质中氨氮的方法,也具有一定的精确性;此外,为了改进此方法,还可降低电极内充液的浓度以及在pH 调节剂之中掺入适量的乙醇, 扩大线性的范围。
  (5)酶法。
  酶促反应速率, 对应于不同的氯化钠浓度得到的标准曲线, 再通过标准曲线可测得水体中的氨氮含量。由于酶具有专一性, 因此,可以避免水体中其他成分的干扰, 减少预处理的程序。酶促反应速率测定法, 简便,省时,还可节约酶的用量。
  2.分析方法的改进。
  (1)试剂的保存。
  在对氨氮水体试剂的保存时间稳定性的试验中,经过多次试验可得,1000毫升的地表水氨氮水体试剂中滴加入5毫升的硫酸,使水体酸化至pH小于2,则可以抑制氨氮的水解以及氧化还原反应。水体试剂在温度是20 摄氏度到28摄氏度之间时,可保持半个月的时间,对氨氮的测定结果没有影响。经对比多组实验得知,水体试剂经采集之后加入适量的盐酸至pH值小于2时,再存入聚乙烯瓶之中,将其密闭并在常温下保存, 测定为一个月,氨的含量始终恒定不变。
  (2)水体试剂的预处理。
  在试验中人们发现, 高浓度的水体可以用无氨水按照一定倍数进行稀释后再测定。有人就此提出,对高浓度的水体先进行稀释再加以蒸馏的方法, 能够减少测定中不显色或者是浑浊的现象。一般情况下,当测定水体的氨氮含量时, 絮凝沉淀剂用Zn(OH)2来充当,其沉淀的速度较快但问题是,分层不清晰。而以Al(OH) 3 作为沉淀剂时, 效果较好,但试剂配制较为繁琐。而采用Zn(OH)2与Al(OH) 3的混合物絮凝分离的效果较好。
  (3)关于试剂的制备和储存。
  经过试验可得,纳氏试剂用棕色玻璃瓶贮存时,其稳定性较差, 相比之下,聚乙烯塑料瓶中的纳氏试剂的稳定性更好, 测定的氨氮的精密度及准确度更高。贮存无氨水的容器应该加盖密封。此外,还提出对酒石酸钾钠溶液进行改进的制备方法, 这样氨氮的测定结果更精确, 且可降低试剂的空白值,减小测定检出限。
  (4)降低空白值。
  有人提出用适当浓度的硼酸或者适当浓度的硫酸来浸泡滤纸,再反复清洗使其呈中性后, 再对氨氮水体中的絮凝液进行过滤, 这种方法可一定程度上降低空白值。经过多次实验证明, 溶液中的氯化汞的含量越高,那么,其空白值也越高,所以,降低空白值的有效途径之一是适当减少氯化汞的用量。另外,有人提出,无氨水在制备完后要放置一天后再使用,其空白值更低。
  (5)制备无氨水。
  采用菹草蒸馏水, 并用于水质中氨氮的测定, 经实验研究表明,其中的各色阶吸光值保持不变。此外,还有人提出采用新鲜蒸馏水来代替无氨水对水质中的氨氮含量进行测定,试验证明,二者在空白吸光度及校准曲线上的差异不大,其测定的精密度及准确度均较好。
  3.氨氮测定的影响因素。
  (1)温度。
  温度对氨氮测定结果的影响主要体现在纳氏试剂比色法中,在配制纳氏试剂时,温度在40摄氏度时,其检出限低一些;此外,对于纳氏试剂的保存也要是低温,以增加空白值的稳定性。
  (2)pH值。
  水体的酸碱度,即pH值对氨氮的测定有直接的影响,经过试验发现,当水体为酸性时,其氨氮的测定值明显低于水体为碱性时。尤其在纳氏试剂比色法中,要控制好水体的pH值,以保证测定结果的准确度。
  (3)浊度。
  水体浊度对氨氮含量的测定的影响也主要是在纳氏试剂比色法中,经过试验得知,在50毫升的比色管之中, 当水体进行定容之后,再加入适量酒石酸钾钠溶液,加适量浓度的氢氧化钾溶液, 并测量其吸光度,再从水体经过纳氏试剂比色法测得的吸光度中减去校正的吸光度。
  (4)泡沫。
  水体中如果存在大量的泡沫,则会严重影响测定结果。因此,为了解决泡沫的问题,在进行氨氮含量测定之前,加入适量的消泡剂,如硅油I,其性质稳定,它可帮助有效减少蒸馏中的泡沫。
  4.结束语。
  经过比较可得,最为常用的氨氮含量的测定方法是纳氏试剂比色法,且经过改进后,此种方法的精确度大大提高,也减少了成本。
  参考文献:
  [1]张蓉,邓天龙,廖梦霞. 水环境中氨氮的分析方法进展[J]. 四川环境, 2008,(01) .
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