气相分子吸收光谱法测定地表水中氨氮的研究
朱晓丹 王炜 廖爱仙 章佳
摘要：采用气相分子吸收光谱法测定地表水中氨氮，分别考察了pH值和亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响。结果表明，pH值与亚硝酸盐氮浓度对氨氮测定结果均无明显影响。将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法的测定结果进行比对，结果表明，当进样泵转速为60 r/min（进样量为18 mL）时，气相分子吸收光谱法的加标回收率在96.2%～104%，且两种方法对地表水氨氮测定结果无明显差异。
关键词：气相分子吸收光谱法；氨氮；pH值；亚硝酸盐氮；比对
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0232-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.138
Abstract：Gas-phase molecular absorption spectrometry method was applied for the determination of ammonia nitrogen in surface water. The impact of pH value and nitrite nitrogen concentration was discussed. The results showed that the ammonia nitrogen determination was not affected by pH value and nitrite nitrogen concentration. Comparison of determination results of gas-phase molecular absorption spectrometry and Nesslers reagent spectrophotometry methods was applied. The result showed while the sampling pump speed was set as 60 r/min （sampling volume was 18 mL， equivalently）， the recovery rate of gas-phase molecular absorption spectrometry method was in the range of 96.2%～104% and there was no significant difference in the deter
Key words： Gas-phase molecular absorption spectrometry method； Ammonia Nitrogen； pH value； Nitrite nitrogen； Comparison
氨氮（NH3-N）以游離氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在于水中。其主要来源为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、某些工业废水以及农田排水等[1]。氨氮的测定对于水体生态环境质量和水体功能评价具有重要意义，氨氮指标也是我国《地表水环境质量标准》[2]水质质量控制的基本项目之一。
目前地表水氨氮的常用测定方法为纳氏试剂分光光度法[3]。该方法需进行絮凝沉淀前处理，过程较为复杂，且pH的调节和固液分离等过程均会对分析结果的准确性造成影响。
气相分子吸收光谱法具有仪器化程度高、分析速度快、几乎无需前处理以及适用于盐度较高地表水等优点[4]，近年来被越来越多监测机构应用到氨氮分析中。
本文采用气相分子吸收光谱法对地表水中氨氮进行测定，探讨了水样pH值和亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响，并将该方法与纳氏试剂分光光度法分析结果进行比较，为地表水中氨氮的测定提供方法参考。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
GMA3380气相分子吸收光谱仪（具有氨氮在线氧化，自动扣除亚硝酸盐氮浓度功能）；
氨氮试剂：25%盐酸-30%乙醇混合溶液；
次溴酸盐氧化剂：3 mL溴酸钾-溴化钾混合溶液中加人100 mL水和6 mL（1+1）盐酸溶液，静止5 min后加人40%NaOH溶液50 mL。
1.2 样品测定
仪器预热30 min，调整仪器零点。将试剂管插入到氨氮试剂中，氧化剂管放入次溴酸盐氧化剂中，设定样品泵、试剂泵及氧化剂泵转速等仪器条件，选择“分段法”，输入标准曲线浓度点及样品编号后开始测定，溶液进入到进样泵中时，仪器直接读出吸光度和浓度值。
2 结果与讨论
2.1 pH值对测定结果的影响
用硫酸和氢氧化钠溶液对地表水样pH值进行调节，考察不同pH值对地表水氨氮测定的影响，结果如表1所示。
由表1可知，pH值的变化不影响地表水氨氮浓度的测定。地表水1～3在pH值为1～9范围内氨氮浓度分别稳定在0.33～0.35 mg/L、0.72～0.74 mg/L和1.92～2.04 mg/L，其原因为分析所用氧化剂中含有过量的氢氧化钠，可与水样中的酸相反应，从而不影响测定结果。在实际分析工作中，地表水样中往往会加入固定剂而呈强酸性，而气相分子吸收光谱法相对于纳氏试剂分光光度法可省去pH调节过程，进而提高整体分析效率。
2.2 亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响
在实际地表水样中加入亚硝酸盐氮标准溶液，使其中亚硝酸盐氮浓度分别为0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、0.8mg/L和1.2mg/L，考察不同亚硝酸盐氮浓度对地表水氨氮测定的影响，结果如表2所示。
由表2可知，氨氮测定结果随亚硝酸盐氮浓度上升始终维持在0.729～0.784mg/L，最高值与最低值相对偏差为3.6%，表明系统在测定过程中已先将水样中亚硝酸盐氮产生的吸光度扣除，故最终氨氮测定结果基本不受亚硝酸盐氮浓度影响。实际地标水样中往往存在一定量的亚硝酸盐氮，采用气相分子吸收光谱法测定地表水氨氮时，选择“分段法
模式，即可保证亚硝酸盐氮所产生的吸光值不参与结果计算，从而屏蔽亚硝酸盐氮对测定结果的干扰[5]。
2.3 气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法的结果比对
采用气相分子吸收光谱法和纳氏试剂分光光度法对不同地表水样进行测定，其中气相分子吸收光谱法将进样泵转速设定为60 r/min（进样量18 mL），将测定值与纳氏试剂分光光度法进行比对，结果如表3所示。
由表3可知，气相分子吸收光谱法对不同地表水样的测定结果与纳氏试剂分光光度法相近，相对偏差为1.33%～4.56%，气相分子吸收光谱法加标回收率保持在96.2%～104%范围内。
将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法测定值进行t检验[6]，根据公式求得t=0.564，由t分布临界值表查得，当显著水平α=0.05时，t0.05（6）=2.45，可知t<t0.05（6），表明两种方法的测定结果无显著差异。
3 结论
本文使用气相分子吸收光谱法测定地表水中的氨氮。当水样pH值为1～9时，可省去pH调节过程，直接对样品进行测定。当水样亚硝酸盐氮在0.1～1.2 mg/L时，系统自动扣除亚硝酸盐氮浓度，氨氮测定结果不受影响。将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法测定结果进行比对，当进样泵转速为60 r/min（进样量18 mL）时，两种方法对实际地表水样测定结果无显著差异，且气相分子吸收光谱法加标回收率在96.2%～104%。综上所述，气相分子吸收光谱法可以应用到日常地表水监测工作中，并为实验室水中氨氮的测定研究提供参考依据。
参考文献
[1]国家环保总局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.101.
[2] GB3838-2002.地表水环境質量标准[S].
[3] HJ535-2009.水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法[S].
[4]杨娟娟，王志泉，刘红慧.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮的研究[J].污染防治技术，2017，30（5）：65-67.
[5] HJ/T195-2005.水质氨氮的测定气相分子吸收光谱法[S].
[6]中国环境监测总站，《环境监测人员持证上岗考核试题集》编写组.环境监测人员持证上岗考核试题集（下册，第3版）[M].北京：中国环境科学出版社，2010.37.
收稿日期：2018-05-30
项目资助：浙江省科技计划2012A013
作者简介：朱晓丹（1965-），女，本科，高级工程师，研究方向为环境监测方面。
通讯作者：王炜（1987-），男，硕士，工程师，研究方向为环境监测。
摘要：采用气相分子吸收光谱法测定地表水中氨氮，分别考察了pH值和亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响。结果表明，pH值与亚硝酸盐氮浓度对氨氮测定结果均无明显影响。将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法的测定结果进行比对，结果表明，当进样泵转速为60 r/min（进样量为18 mL）时，气相分子吸收光谱法的加标回收率在96.2%～104%，且两种方法对地表水氨氮测定结果无明显差异。
关键词：气相分子吸收光谱法；氨氮；pH值；亚硝酸盐氮；比对
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0232-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.138
Abstract：Gas-phase molecular absorption spectrometry method was applied for the determination of ammonia nitrogen in surface water. The impact of pH value and nitrite nitrogen concentration was discussed. The results showed that the ammonia nitrogen determination was not affected by pH value and nitrite nitrogen concentration. Comparison of determination results of gas-phase molecular absorption spectrometry and Nesslers reagent spectrophotometry methods was applied. The result showed while the sampling pump speed was set as 60 r/min （sampling volume was 18 mL， equivalently）， the recovery rate of gas-phase molecular absorption spectrometry method was in the range of 96.2%～104% and there was no significant difference in the deter
Key words： Gas-phase molecular absorption spectrometry method； Ammonia Nitrogen； pH value； Nitrite nitrogen； Comparison
氨氮（NH3-N）以游離氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在于水中。其主要来源为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、某些工业废水以及农田排水等[1]。氨氮的测定对于水体生态环境质量和水体功能评价具有重要意义，氨氮指标也是我国《地表水环境质量标准》[2]水质质量控制的基本项目之一。
目前地表水氨氮的常用测定方法为纳氏试剂分光光度法[3]。该方法需进行絮凝沉淀前处理，过程较为复杂，且pH的调节和固液分离等过程均会对分析结果的准确性造成影响。
气相分子吸收光谱法具有仪器化程度高、分析速度快、几乎无需前处理以及适用于盐度较高地表水等优点[4]，近年来被越来越多监测机构应用到氨氮分析中。
本文采用气相分子吸收光谱法对地表水中氨氮进行测定，探讨了水样pH值和亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响，并将该方法与纳氏试剂分光光度法分析结果进行比较，为地表水中氨氮的测定提供方法参考。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
GMA3380气相分子吸收光谱仪（具有氨氮在线氧化，自动扣除亚硝酸盐氮浓度功能）；
氨氮试剂：25%盐酸-30%乙醇混合溶液；
次溴酸盐氧化剂：3 mL溴酸钾-溴化钾混合溶液中加人100 mL水和6 mL（1+1）盐酸溶液，静止5 min后加人40%NaOH溶液50 mL。
1.2 样品测定
仪器预热30 min，调整仪器零点。将试剂管插入到氨氮试剂中，氧化剂管放入次溴酸盐氧化剂中，设定样品泵、试剂泵及氧化剂泵转速等仪器条件，选择“分段法”，输入标准曲线浓度点及样品编号后开始测定，溶液进入到进样泵中时，仪器直接读出吸光度和浓度值。
2 结果与讨论
2.1 pH值对测定结果的影响
用硫酸和氢氧化钠溶液对地表水样pH值进行调节，考察不同pH值对地表水氨氮测定的影响，结果如表1所示。
由表1可知，pH值的变化不影响地表水氨氮浓度的测定。地表水1～3在pH值为1～9范围内氨氮浓度分别稳定在0.33～0.35 mg/L、0.72～0.74 mg/L和1.92～2.04 mg/L，其原因为分析所用氧化剂中含有过量的氢氧化钠，可与水样中的酸相反应，从而不影响测定结果。在实际分析工作中，地表水样中往往会加入固定剂而呈强酸性，而气相分子吸收光谱法相对于纳氏试剂分光光度法可省去pH调节过程，进而提高整体分析效率。
2.2 亚硝酸盐氮浓度对测定结果的影响
在实际地表水样中加入亚硝酸盐氮标准溶液，使其中亚硝酸盐氮浓度分别为0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、0.8mg/L和1.2mg/L，考察不同亚硝酸盐氮浓度对地表水氨氮测定的影响，结果如表2所示。
由表2可知，氨氮测定结果随亚硝酸盐氮浓度上升始终维持在0.729～0.784mg/L，最高值与最低值相对偏差为3.6%，表明系统在测定过程中已先将水样中亚硝酸盐氮产生的吸光度扣除，故最终氨氮测定结果基本不受亚硝酸盐氮浓度影响。实际地标水样中往往存在一定量的亚硝酸盐氮，采用气相分子吸收光谱法测定地表水氨氮时，选择“分段法
模式，即可保证亚硝酸盐氮所产生的吸光值不参与结果计算，从而屏蔽亚硝酸盐氮对测定结果的干扰[5]。
2.3 气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法的结果比对
采用气相分子吸收光谱法和纳氏试剂分光光度法对不同地表水样进行测定，其中气相分子吸收光谱法将进样泵转速设定为60 r/min（进样量18 mL），将测定值与纳氏试剂分光光度法进行比对，结果如表3所示。
由表3可知，气相分子吸收光谱法对不同地表水样的测定结果与纳氏试剂分光光度法相近，相对偏差为1.33%～4.56%，气相分子吸收光谱法加标回收率保持在96.2%～104%范围内。
将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法测定值进行t检验[6]，根据公式求得t=0.564，由t分布临界值表查得，当显著水平α=0.05时，t0.05（6）=2.45，可知t<t0.05（6），表明两种方法的测定结果无显著差异。
3 结论
本文使用气相分子吸收光谱法测定地表水中的氨氮。当水样pH值为1～9时，可省去pH调节过程，直接对样品进行测定。当水样亚硝酸盐氮在0.1～1.2 mg/L时，系统自动扣除亚硝酸盐氮浓度，氨氮测定结果不受影响。将气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法测定结果进行比对，当进样泵转速为60 r/min（进样量18 mL）时，两种方法对实际地表水样测定结果无显著差异，且气相分子吸收光谱法加标回收率在96.2%～104%。综上所述，气相分子吸收光谱法可以应用到日常地表水监测工作中，并为实验室水中氨氮的测定研究提供参考依据。
参考文献
[1]国家环保总局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.101.
[2] GB3838-2002.地表水环境質量标准[S].
[3] HJ535-2009.水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法[S].
[4]杨娟娟，王志泉，刘红慧.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮的研究[J].污染防治技术，2017，30（5）：65-67.
[5] HJ/T195-2005.水质氨氮的测定气相分子吸收光谱法[S].
[6]中国环境监测总站，《环境监测人员持证上岗考核试题集》编写组.环境监测人员持证上岗考核试题集（下册，第3版）[M].北京：中国环境科学出版社，2010.37.
收稿日期：2018-05-30
项目资助：浙江省科技计划2012A013
作者简介：朱晓丹（1965-），女，本科，高级工程师，研究方向为环境监测方面。
通讯作者：王炜（1987-），男，硕士，工程师，研究方向为环境监测。
