氨氮分析方法[50页]

氨氨 氮氮 的的 测测 定定武汉市环境监测中心 刘 燕 燕一、引用的标准和规范一、引用的标准和规范 地表水和污水监测技术规范HJT91-2002 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 HJ5352009 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 HJ5352009 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/L 0.01mg/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（PH7）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6.07.4，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 HJ 53520093.1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10 g同样的树脂，以利于保存。3.4.1.2 蒸馏法在1 000 ml的蒸馏水中，加0.1 ml硫酸（=1.84 g/ml），在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50 ml馏出液，然后将约800 ml馏出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升馏出液加10 g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15.0 g氢氧化钾（KOH），溶于50 ml水中，冷却至室温。 称取5.0 g碘化钾（KI），溶于10 ml水中，在搅拌下，将2.50 g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100 ml，于暗处静置24 h，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16.0 g氢氧化钠（NaOH），溶于50 ml水中，冷却至室温。称取7.0 g碘化钾（KI）和10.0 g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50 ml氢氧化钠溶液中，用水稀释至100 ml。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，N =1 000 g/ml。称取3.819 0 g氯化铵（NH4Cl，优级纯，在100105干燥2 h），溶于水中，移入1 000 ml容量瓶中，稀释至标线，可在25保存1个月。3.4.3.2 氨氮标准工作溶液，N =10 g/ml。吸取5.00 ml氨氮标准贮备溶液（4.14.1）于500 ml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20 mm比色皿。3.5.2 氨氮蒸馏装置：由500 ml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500 ml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pH2，25下可保存7 d。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0.5 ml可去除0.25 mg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100 ml样品中加入1 ml硫酸锌溶液（4.7）和0.10.2 ml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20 ml。也可对絮凝后样品离心处理。3.6.2.3 预蒸馏将50 ml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250 ml 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0.25 g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10 ml/min，待馏出液达200 ml时，停止蒸馏，加水定容至250 ml。3.7 分析步骤3.7.1 校准曲线在8个50 ml比色管中，分别加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 ml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100 g，加水至标线。加入1.0 ml酒石酸钾钠溶液（4.5），摇匀，再加入纳氏试剂1.5 ml（4.4.1）或1.0 ml（4.4.2），摇匀。放置10 min后，在波长420 nm下，用20 mm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（g）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10 mm比色皿。3.7.2 样品测定3.7.2.1 清洁水样：直接取50 ml，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50 ml（若水样中氨氮质量浓度超过2 mg/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50 ml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（g），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 HJ 5362009 4.1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：1030 mm比色皿。4.3.2 滴瓶：其滴管滴出液体积，20滴相当于1 ml。4.3.3 氨氮蒸馏装置：由500 ml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10 mm比色皿测定时，按表1制备标准系列。用30 mm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HJ 5372009 5.1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200 mg甲基红溶于100 ml乙醇（4.4）中；另称取100 mg亚甲蓝溶于100 ml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)=0.020 0 mol/L。称取经180干燥2 h的无水碳酸钠（4.5）0.530 0 g，溶于新煮沸放冷的水中，移入500 ml容量瓶中，稀释至标线。5.2.3 盐酸标准滴定溶液，c(HCl)=0.02 mol/L。量取1.7 ml盐酸（4.3）于1 000 ml容量瓶中，用水稀释至标线。标定方法：移取25.00 ml碳酸钠标准溶液（4.13）于150 ml锥形瓶中，加25 ml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500 ml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：50 ml。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250 ml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250 ml水，消耗盐酸标准溶液的体积不得大于0.04 ml。6.2 试剂空白的吸光度应不超过0.030（10 mm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100 ml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，仅加热煮沸或加纳氏试剂沉淀不能完全除去氨。此时采用加入少量氢氧化钠溶液，煮沸蒸发掉溶液体积的20%30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。6.5 絮凝沉淀滤纸中含有一定量的可溶性铵盐，定量滤纸中含量高于定性滤纸，建议采用定性滤纸过滤，过滤前用无氨水少量多次淋洗（一般为100 ml）。这样可减少或避免滤纸引入的测量误差。6.6 水样的预蒸馏 蒸馏过程中，某些有机物很可能与氨同时馏出，对测定有干扰，其中有些物质（如甲醛）可以在酸性条件（pH1）下煮沸除去。在蒸馏刚开始时，氨气蒸出速度较快，加热不能过快，否则造成水样暴沸，馏出液温度升高，氨吸收不完全。馏出液速率应保持在10 ml/min左右。蒸馏过程中，某些有机物很可能与氨同时馏出，对测定仍有干扰，其中有些物质（如甲醛）可以在酸性条件（pH1）下煮沸除去。部分工业废水，可加入石蜡碎片等做防沫剂。 6.7 蒸馏器清洗 向蒸馏烧瓶中加入350 ml水，加数粒玻璃珠，装好仪器，蒸馏到至少收集了100 ml水，将馏出液及瓶内残留液弃去。6.8 显色剂的配制 若水杨酸未能全部溶解，可再加入数毫升氢氧化钠溶液（4.6），直至完全溶解为止，并用1 mol/L的硫酸调节溶液的pH值在6.06.5。6.9 标定盐酸标准滴定溶液时，至少平行滴定3次，平行滴定的最大允许偏差不大于0.05 ml。 7.实验室分析质量控制执行相应监测方法中的质量保证与质量控制规定，做到人员定期培训和持证上岗、仪器设备定期检定和使用时的校准、分析试剂及消耗品的质量保证、分析方法的现行有效和正确选用、环境条件的满足等等，保证分析结果的质量。7.1空白样品分析空白样品：包括全程序空白、采样器具空白、运输空白、现场空白和实验室空白等。全程序空白值的测定：以实验用水代替样品，其它分析步骤及使用试液与样品测定完全相同的操作过程所测得的值。影响空白值的因素有：实验用水的质量、试剂的纯度、器皿的洁净程度、计量仪器的性能及环境条件等。一个实验室在严格的操作条件下，对某个分析方法的空白值通常在很小的范围内波动。一般情况下，不应从样品测定结果中扣除全程序空白样品的测定结果。7.2校准曲线绘制校准曲线是表述待测物质浓度与所测量仪器响应值的函数关系，绘制好校准曲线是取得准确测定结果的基础。采用校准曲线法进行定量分析时，仅限在其线性范围内使用，必要时，对校准曲线的相关性、精密度和置信区间进行统计分析，检验斜率、截距和相关系数是否满足标准方法的要求，若不满足，需从分析方法、仪器设备、量器、试剂和操作等方面查找原因，改进后重新绘制校准曲线。用线性回归方程计算出校准曲线的相关系数，截距和斜率，应符合标准方法中规定的要求，一般情况下相关系数（r）应0.999，校准曲线的斜率常随环境温度、试剂批号和贮存时间等实验条件的改变而改变。校准曲线不得长期使用，不得相互借用。一般情况下，校准曲线应与样品测定同时进行。7.3方法检出限和测定下限 检出限为某特定分析方法在给定的置信度（通常为95）内可以从样品中检测出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是定性检出，即判断样品中存有浓度高于空白的待测物质。检出限受仪器的灵敏度和稳定性，全程序空白试验值及其波动性的影响。测定限是指为定量范围的两端，分别为测定上限与测定下限。分析方法的精密度要求越高，测定下限高于检出限越多。最佳测定范围是在此范围内能够准确地定量测定待测物质的浓度或量。 实验室应定期通过试验验证方法检出限，并满足方法要求。方法检出限和测定下限的计算方法执行HJ168。7.4平行样测定 应按照地表水和污水监测技术规范HJT91-2002中的要求，每批次10平行样分析。7.5加标回收率测定加标回收实验包括空白加标、基体加标及基体加标平行等。空白加标与样品相同的前处理和测定条件下进行分析。基体加标和基体加标平行是在样品前处理之前加标，加标样品与样品在相同的前处理和测定条件下进行分析。在实际应用时应注意加标物质的形态、加标量和加标的基体。加标量一般为样品浓度的0.53倍，且加标后的总浓度不应超过分析方法的测定上限。样品中待测物浓度在方法检出限附近时，加标量应控制在校准曲线的低浓度范围。加标后样品体积应无显著变化，否则应在计算回收率时考虑。7.6标准样品有证标准物质测定监测工作中应使用标准样品有证标准物质或能够溯源到国家基准的物质。标准样品有证标准物质应与样品同步测定，标准物质不应与校准曲线的标准来源相同。7.7质量控制图质量控制样品与样品同时进行分析，将质量控制样品的测定结果标于质量控制图中，判断分析过程是否处于受控状态。测定值落在中心附近、上下警告线之内，则表示分析正常，此批样品测定结果可靠；如果测定值落在上下控制线之外，表示分析失控，测定结果不可信，应检查原因，纠正后重新测定；如果测定值落在上下警告线和上下控制线之间，虽分析结果可接受，但有失控倾向，应予以注意。7.8方法比对或仪器比对对同一样品或一组样品可用不同的分析方法或不同的仪器进行比对测定分析，以检查分析结果的一致性。8.原始记录 5.1监测工作中的所有记录包括现场采样记录、样品交接流转记录、实验室分析的原始记录等均应按规定的格式和要求及时记录，不得完成工作后补记。 5.2原始记录有误要改正时，应在错误数据上划以斜线，再在错误数据的上方写上正确的数字，并签上划改人的姓名。 5.3分析的原始记录上必须有测试人和校核人的签名。 5.4原始记录应按规定定期归档。 5.5测量数据的有效数字及规则三、数据的审核与评价三、数据的审核与评价 审核人员对数据的准确性、逻辑性、可比性和合理性进行审核，重点考虑以下因素：监测点位；监测工况；与历史数据的比较；总量与分量的逻辑关系；同一监测点位的同一监测因子，连续多次监测结果之间的变化趋势；同一监测点位、同一时间（段）的样品，有关联的监测因子分析结果的相关性和合理性等。1.数据的准确性判断与评价根据质控数据的结果判断分析结果的准确性。1.1空白试验判断与评价：使用10mm比色皿时，试剂空白的吸光度应不超过0.030；对应到30mm比色皿时，试剂空白的吸光度为0.059，一般规定使用30mm比色皿时，试剂空白的吸光度应不超过0.050。全程序空白、试剂空白等空白试验值均应低于方法检出限。空白值小于方法检出限，合格。1.2平行样判断与评价：平行双样相对偏差的计算方法： 相对偏差（） 100双份平行测定结果在允许范围之内，则结果以平均值表示。平行双样的相对偏差必须满足本实验室的要求。如：实验室要求COD（低浓度）平行样的相对偏差15，则实际分析时平行样品测定结果的相对偏差15，合格。BABA1.3加标回收率测定结果判断与评价：根据实验室规定的加标回收率范围，判断加标回收试验结果是否合格，并给出结论。1.4标准物质有证标准物质测定结果判断与评价：根据实验室规定的不确定度范围，判断结果是否合格并给出结论。谢 谢！