氨氮分析方法

氨氮的测定武汉市环境监测中心刘燕燕一、引用的标准和规范•《地表水和污水监测技术规范》HJ／T91-2002•《水质采样技术指导》HJ494-2009•《水质采样样品的保存和管理技术规定》HJ493-2009•《水和废水监测分析方法》（第四版增补版）•《空气和废气监测分析方法》（第四版增补版）•《环境水质监测质量保证手册》（第二版）•《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法HJ535－2009》•《水质氨氮的测定水杨酸分光光度法HJ536-2009》•《水质氨氮的测定蒸馏－中和滴定法HJ537-2009》二、氨氮分析方法•1.氨氮定义•氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。•氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。氨氮主要来源于人和动物的排泄物。动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。同时，人畜粪便中含氮有机物很不稳定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。另外，氨氮还来自化工、冶金、石油化工、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥等工业废水中。2.分析方法适用范围分析方法纳氏试剂分光光度法HJ535－2009水杨酸分光光度法HJ536-2009蒸馏－中和滴定法HJ537-2009适用范围地表水、地下水、生活污水和工业废水地表水、地下水、生活污水和工业废水生活污水和工业废水检出限0.025mg/L0.01mg/L（10mm比色皿）0.004mg/L（30mm比色皿）0.05mg/L方法原理以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。在碱性介质（PH＝7）和亚硝基铁氰化钠存在下，水中的氨、铵离子与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色化合物，在697nm处用分光光度计测量吸光度。调节水样的PH值在6.0～7.4，加入轻质氧化镁使呈微碱性，蒸馏释出的氨用硼酸溶液吸收。以甲基红－亚甲蓝为指示剂，用盐酸标准溶液滴定流出液中的氨氮（以氮计）。样品分析方法选用：根据样品的浓度范围选择合适的分析方法。低浓度的样品选择纳氏试剂分光光度法或水扬酸分光光度法，高浓度的样品选择蒸馏－中和滴定法。高浓度的样品若选择高倍稀释之后采用分光光度法，会产生很大偏差。浓度高需要稀释的样品，样品应先稀释后再进行前处理，以免浓度很高的样品直接进行蒸馏时待测组分损失，使结果偏低。3.水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法HJ535—20093.1适用范围3.2方法原理3.3干扰及消除水样中含有悬浮物、余氯、钙镁等金属离子、硫化物和有机物时会产生干扰，含有此类物质时要作适当处理，以消除对测定的影响。若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除，用淀粉-碘化钾试纸检验余氯是否除尽。在显色时加入适量的酒石酸钾钠溶液，可消除钙镁等金属离子的干扰。若水样浑浊或有颜色时可用预蒸馏法或絮凝沉淀法处理。3.4试剂和材料3.4.1无氨水，在无氨环境中用下述方法之一制备。3.4.1.1离子交换法蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂（氢型）柱，将流出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升流出液加10g同样的树脂，以利于保存。3.4.1.2蒸馏法在1000ml的蒸馏水中，加0.1ml硫酸（ρ=1.84g/ml），在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50ml馏出液，然后将约800ml馏出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升馏出液加10g强酸性阳离子交换树脂（氢型）。3.4.1.3纯水器法用市售纯水器临用前制备。3.4.2纳氏试剂，可选择下列方法的一种配制。3.4.2.1二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液称取15.0g氢氧化钾（KOH），溶于50ml水中，冷却至室温。称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月。3.4.2.2碘化汞-碘化钾-氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液称取16.0g氢氧化钠（NaOH），溶于50ml水中，冷却至室温。称取7.0g碘化钾（KI）和10.0g碘化汞（HgI2），溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述50ml氢氧化钠溶液中，用水稀释至100ml。贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，于暗处存放，有效期1年。3.4.3氨氮标准溶液3.4.3.1氨氮标准贮备溶液，ρN=1000μg/ml。称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，优级纯，在100～105℃干燥2h），溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至标线，可在2～5℃保存1个月。3.4.3.2氨氮标准工作溶液，ρN=10μg/ml。吸取5.00ml氨氮标准贮备溶液（4.14.1）于500ml容量瓶中，稀释至刻度。临用前配制。3.5仪器和设备3.5.1可见分光光度计：具20mm比色皿。3.5.2氨氮蒸馏装置：由500ml凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可连接一段适当长度的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。亦可使用500ml蒸馏烧瓶。3.6样品3.6.1样品采集与保存水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内，要尽快分析。如需保存，应加硫酸使水样酸化至pH＜2，2～5℃下可保存7d。3.6.2样品的预处理3.6.2.1去除余氯若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液（4.6）去除。每加0.5ml可去除0.25mg余氯。用淀粉-碘化钾试纸（4.13）检验余氯是否除尽。3.6.2.2絮凝沉淀100ml样品中加入1ml硫酸锌溶液（4.7）和0.1～0.2ml氢氧化钠溶液（4.8），调节pH约为10.5，混匀，放置使之沉淀，倾取上清液分析。必要时，用经水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20ml。也可对絮凝后样品离心处理。3.6.2.3预蒸馏将50ml硼酸溶液（4.11）移入接收瓶内，确保冷凝管出口在硼酸溶液液面之下。分取250ml样品，移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂（4.12），必要时，用氢氧化钠溶液（4.9）或盐酸溶液（4.10）调整pH至6.0（指示剂呈黄色）～7.4（指示剂呈蓝色），加入0.25g轻质氧化镁（4.2）及数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管。加热蒸馏，使馏出液速率约为10ml/min，待馏出液达200ml时，停止蒸馏，加水定容至250ml。3.7分析步骤3.7.1校准曲线在8个50ml比色管中，分别加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml氨氮标准工作溶液（4.14.2），其所对应的氨氮含量分别为0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0和100μg，加水至标线。加入1.0ml酒石酸钾钠溶液（4.5），摇匀，再加入纳氏试剂1.5ml（4.4.1）或1.0ml（4.4.2），摇匀。放置10min后，在波长420nm下，用20mm比色皿，以水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线。注：根据待测样品的质量浓度也可选用10mm比色皿。3.7.2样品测定3.7.2.1清洁水样：直接取50ml，按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。3.7.2.2有悬浮物或色度干扰的水样：取经预处理的水样50ml（若水样中氨氮质量浓度超过2mg/L，可适当少取水样体积），按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。注：经蒸馏或在酸性条件下煮沸方法预处理的水样，须加一定量氢氧化钠溶液（4.9），调节水样至中性，用水稀释至50ml标线，再按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。3.7.3空白试验用水代替水样，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。3.8结果计算利用校准曲线计算氨氮含量（μg），除以取样体积得到水样中氨氮浓度（mg/L)。4.质氨氮的测定水杨酸分光光度法HJ536—20094.1干扰及消除本方法用于水样分析时可能遇到的干扰物质及限量，详见附录B。苯胺和乙醇胺产生的严重干扰不多见，干扰通常由伯胺产生。氯胺、过高的酸度、碱度以及含有使次氯酸根离子还原的物质时也会产生干扰。如果水样的颜色过深、含盐量过多，酒石酸钾盐对水样中的金属离子掩蔽能力不够，或水样中存在高浓度的钙、镁和氯化物时，需要预蒸馏。4.2试剂和材料除非另有说明，分析时所用试剂均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，实验用水为按4.1制备的水。无氨水，在无氨环境中用下述方法之一制备。分析试验试剂的配制。4.3仪器和设备4.3.1可见分光光度计：10～30mm比色皿。4.3.2滴瓶：其滴管滴出液体积，20滴相当于1ml。4.3.3氨氮蒸馏装置：由500ml凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可连接一段适当长度的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。亦可使用蒸馏烧瓶。4.3.4实验室常用玻璃器皿：所有玻璃器皿均应用清洗溶液（4.11）仔细清洗，然后用水冲洗干净。4.4样品4.4.1样品采集与保存4.4.2水样的预蒸馏4.5分析步骤4.5.1校准曲线用10mm比色皿测定时，按表1制备标准系列。用30mm比色皿测定时，按表2制备标准系列。4.5.2样品测定4.5.3空白试验4.6结果表示5.水质氨氮的测定蒸馏-中和滴定法HJ537—20095.1干扰及消除在本标准规定的条件下可以蒸馏出来的能够与酸反应的物质均干扰测定。例如，尿素、挥发性胺和氯化样品中的氯胺等。5.2试剂和材料5.2.1混合指示剂称取200mg甲基红溶于100ml乙醇（4.4）中；另称取100mg亚甲蓝溶于100ml乙醇（4.4）中。取两份甲基红溶液与一份亚甲蓝溶液混合备用，此溶液可稳定1个月。5.2.2碳酸钠标准溶液，c(1/2Na2CO3)=0.0200mol/L。称取经180℃干燥2h的无水碳酸钠（4.5）0.5300g，溶于新煮沸放冷的水中，移入500ml容量瓶中，稀释至标线。5.2.3盐酸标准滴定溶液，c(HCl)=0.02mol/L。量取1.7ml盐酸（4.3）于1000ml容量瓶中，用水稀释至标线。标定方法：移取25.00ml碳酸钠标准溶液（4.13）于150ml锥形瓶中，加25ml水，加1滴甲基红指示液（4.10），用盐酸标准溶液（4.14）滴定至淡红色为止。记录消耗的体积。用式（1）计算盐酸溶液（4.14）的浓度。5.2.4玻璃珠5.2.5防沫剂，如石蜡碎片。5.3仪器和设备5.3.1氨氮蒸馏装置：由500ml凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可连接一段适当长度的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。亦可使用蒸馏烧瓶。5.3.2酸式滴定管：50ml。5.4样品5.4.1样品保存5.4.2样品预蒸馏5.5分析步骤5.5.1样品分析将全部馏出液转移到锥形瓶中，加入2滴混合指示剂（4.12），用盐酸标准滴定溶液（4.14）滴定，至馏出液由绿色变成淡紫色为终点，并记录消耗的盐酸标准滴定溶液的体积Vs。5.5.2空白试验用250ml水代替水样，按6.2进行预蒸馏，按7.1进行滴定，并记录消耗的盐酸标准滴定溶液的体积Vb。5.6结果计算6质量保证和质量控制6.1无氨水的检查：用盐酸标准溶液（4.14）滴定250ml水，消耗盐酸标准溶液的体积不得大于0.04ml。6.2试剂空白的吸光度应不超过0.030（10mm比色皿）。6.3纳氏试剂的配制为了保证纳氏试剂有良好的显色能力，配制时务必控制HgCl2的加入量，至微量HgI2红色沉淀不再溶解时为止。配制100ml纳氏试剂所需HgCl2与KI的用量之比约为2.3∶5。在配制时为了加快反应速度、节省配制时间，可低温加热进行，防止HgI2红色沉淀的提前出现。6.4酒石酸钾钠的配制酒石酸钾钠试剂中铵盐含量较高时，仅加热煮沸