CN113916815B - 一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法。该方法根据待测样品的盐度，通过调整酒石酸钾钠的浓度和体积，找到在较宽的盐度范围内酒石酸钾钠的最佳加入量，仅使用酒石酸钾钠溶液作为掩蔽剂就可以消除海水样品中的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Mn2+等杂质离子的干扰，使得海水中纳氏试剂显色更稳定，方法适用范围更广。本发明的方法不需要氢氧化钠等试剂作掩蔽辅助，酒石酸钾钠和纳氏试剂的用量较少，减少了环境污染，节约了成本；具有干扰少、操作简单、速度快、回收率高、精密度好等优点。

Description

一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法
技术领域
本发明涉及环境检测分析技术领域，尤其涉及一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法。
技术背景
测定海水中氨氮的方法，常用的有次溴酸钠氧化法，方法原理为在碱性介质中次溴酸盐将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后以重氮－偶氮分光光度法测得亚硝酸盐氮的总量，扣除样品中原有亚硝酸盐的含量，得到氮氨的浓度。该方法对反应条件的要求较高，测试时间较长，试剂质量对测试的影响很大，方法不易掌握，测试误差较大，重现性较差，不适用于污染较重、有机物含量较多的海水养殖样品中氨氮含量的测定。靛酚蓝分光光度法也是海水氨氮测定的经典方法，其原理为在次氯酸作用下氨氧化生成氯胺，氯胺与苯酚反应生成靛酚蓝络合物，利用分光光度计检测该络合物在640nm处的吸光度。但该方法灵敏度低，耗时长，所需的试剂复杂，线性范围小。此外，蒸馏-滴定法、气相分子吸收光谱法等也可用于海水氨氮的测定。但上述方法要么操作复杂，条件要求高，耗时长，要么重现性差，要么所用仪器昂贵，从而限制了其在实践中的应用。
纳氏试剂分光光度法测定氨氮是许多国家采用的标准分析方法，其原理为碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红色胶态化合物，在410～425nm范围内有强烈吸收，此吸光值与氨氮浓度在一定范围内呈正比，通常用于测定淡水和污水样品。但当待测样品为含盐量较高的海水或含有海水时，其中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等离子会与纳氏试剂反应，生产浑浊或沉淀而干扰测定。虽然国内有不少文献针对该方法进行了改进，以期可以运用纳氏试剂法测定海水样品中的氨氮，但我们在实际操作过程中发现，这些改进方法的适用性不强，大多方法采用加入氢氧化钠溶液进行辅助，其用量不好控制，操作难度极大，效果也不太稳定。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，所述方法适用于盐度不高于35ppt的海水样品，包括如下步骤：
S1、制备溶液
空白溶液：无氨海水；
标准曲线溶液：用所述空白溶液做稀释溶液，制备不同浓度的铵标准使用液，得到不同氨氮浓度的标准曲线溶液；
样品溶液：取待测样品，经滤膜过滤，得到的滤液作为所述样品溶液；若所述样品溶液的氨氮含量过高，可用空白溶液做稀释溶液进行稀释；
S2、绘制标准曲线
按以下步骤绘制标准曲线：
(a)分别取一定体积的所述各标准曲线溶液，置于不同试管中；
(b)以标准曲线溶液体积为参照，各加入体积比为0.8:1的一定浓度的酒石酸钾钠溶液，混匀；
(c)以标准曲线溶液体积为参照，各加入体积比为0.1:1的纳氏试剂，混匀，放置15min使显色稳定；
(d)在波长420nm，用1cm比色皿，以空白标准做参比溶液调零，测定吸光值；
(e)以吸光值为纵坐标，氨氮浓度(mg/L)为横坐标，绘制标准曲线，经拟合得到标准曲线方程；
S3、样品测定
参照标准曲线溶液，移取同等体积的经滤膜过滤的样品溶液，置于比色管中；按照步骤S2中(b)～(d)步骤测定样品溶液的吸光度；
S4、计算含量
将测得的样品溶液的吸光度值，用标准曲线方程计算得到样品溶液中的氨氮浓度。
进一步的，所述酒石酸钾钠溶液的质量浓度为2％。
进一步的，步骤S1中，用所述空白溶液配制至少5个不同氨氮浓度的标准曲线溶液。
进一步的，所述标准曲线溶液的氨氮浓度为0ppm～8.0ppm。
进一步的，所述方法的最低检出限为0.05mg/L。
进一步的，所述方法适用于盐度为9ppt～35ppt的海水样品。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明提供的方法是根据待测样品的盐度，通过调整酒石酸钾钠的浓度和体积，找到在较宽的盐度范围内酒石酸钾钠的最佳加入量，仅使用酒石酸钾钠溶液作为掩蔽剂就可以消除海水样品中的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Mn2+等杂质离子的干扰，使得纳氏试剂显色更稳定，方法适用范围更广。
(2)与现有文献中海水中氨氮含量的测定方法相比，本发明的方法不需要氢氧化钠等试剂作掩蔽辅助，酒石酸钾钠和纳氏试剂的用量减少，减少了环境污染，节约了成本；配合无氨海水的使用，消除了盐分等背景因素对吸光测定的影响，结果稳定可靠，灵敏度高，重现性好；操作快速、简单，测试条件要求低；适用的海水盐度范围为9～35ppt。通过加标回收试验，该方法的加标回收率在97～105％之间，完全满足高盐度海水对氨氮的测定要求。
附图说明
图1为海水样品中氨氮测定的显色稳定性变化曲线图；
图2为海水样品中氨氮测定的标准曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明实施方式作进一步描述。
本发明提供的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，为了消除海水样品中的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Mn2+等杂质离子对测定的干扰，提高方法的稳定性和准确度，本发明对酒石酸钾钠的使用量、纳氏试剂的使用量、显色稳定性及适用海水盐度进行了如下研究和确定：
(1)酒石酸钾钠的用量确定
准确吸取0，0.40mL铵标准使用液(50mg/L NH4 +-N)于试管中，用不同盐度的无氨海水稀释至5.0mL摇匀，形成0，4.0ppm的试验样品。分别加入不同浓度酒石酸钾钠溶液4mL，混匀，加入0.5mL纳氏试剂，混匀。15min后，观察是否有浑浊或沉淀，澄清的则在波长420nm处以0ppm为参比，测定吸光度值，结果如表1所示，表明4mL 2％的酒石酸钾钠用量为最优，适合盐度为9-35ppt海水样品中氨氮的测定。
表1：氨氮4ppm样品在不同盐度海水和不同浓度酒石酸钾钠下的吸光度值(--表示浑浊)
Figure BDA0003300848930000051
(2)纳氏试剂的用量确定
准确吸取0,0.40ml铵标准使用液(50mg/L NH4 +-N)于试管中，用不同盐度的无氨海水稀释至5.0mL，摇匀，形成0,4.0ppm的试验样品。加入2％的酒石酸钾钠溶液4mL，混匀，分别加入不同体积的纳氏试剂，混匀。15min后，在波长420nm处以0ppm为参比，测定吸光度值，结果如表2所示，表明0.4-0.6mL的纳氏试剂均适合盐度为9-35.0ppt海水样品中氨氮的测定，为了方便工作人员实施和操作，本发明方法中采用0.5mL纳氏试剂用量。
表2：不同盐度海水中氨氮测定时纳氏试剂用量试验(--表示浑浊)
Figure BDA0003300848930000052
(3)纳氏试剂显色稳定性的确定
配制一定浓度的试验样品，按照本发明方法，在波长420nm以0ppm做参比，测量吸光度值，从0min开始读数，前1h每隔5min读数，1h后每隔10min读数，结果见图1，可见样品吸光度在10min到90min内较为稳定(变化小于5％)。
为了验证本发明方法的准确度高，精密度好，线性范围宽，适用盐度范围广，采用不同氨氮含量的多个样品对本发明的方法进行验证：
本发明的方法的具体分析步骤如下：
S1、制备溶液
空白溶液：无氨海水；
无氨海水配制方法：采集干净海水，用0.45μm滤膜过滤后，加入无水碳酸钠碱化至pH约为10，加入同体积无氨水煮沸至原来体积，再滴加1+9的盐酸调节至pH约为7，每升无氨海水加1ml三氯甲烷，混匀，密封贮存于避光试剂瓶中。测定电导率及盐度并记录。
标准曲线溶液：准确吸取0，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80mL铵标准使用液(50mg/LNH4 +-N)于试管中，用无氨海水稀释至5.0mL，制成氨氮浓度为0，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0ppm的标准曲线溶液；
铵标准贮备液的配制方法：准确称取3.8190g经105℃干燥2h以上的优级纯氯化氨溶于无氨水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至刻度线。此溶液氨氮含量为1000mg/L。
铵标准使用溶液的配制方法：准确移取5.0mL铵标准贮备溶液于100mL容量瓶中，用无氨海水稀释至刻度线。此溶液每毫升含0.05mg氨氮，即50ppm。
纳氏试剂的配制方法：称取16g氢氧化钠，溶于50ml纯水中，充分冷却至室温；另称取7g碘化钾和10g碘化汞溶于纯水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中，用纯水稀释至100ml。
酒石酸钾钠溶液(2％)的配制方法：称取2g四水合酒石酸钾钠，溶于100mL无氨水中。如酒石酸钾钠纯度不够，含氨氮等杂质，测定时会产生浑浊或沉淀，影响分析，可在定容后加入5mL纳氏试剂，振荡后静置，弃去底下沉淀，保存上清液作为使用液。
样品溶液：取待测样品，经滤膜过滤，得到的滤液作为所述样品溶液；
S2、绘制标准曲线
按以下步骤绘制标准曲线：
(a)取不同氨氮浓度的所述标准曲线溶液各5mL，分别置于不同的比色管中；
(b)各加入4mL的2％酒石酸钾钠溶液，混匀；
(c)各加入0.5mL的纳氏试剂，混匀，放置15min以上；
(d)在波长420nm，用1cm比色皿，以0ppm空白溶液做参比溶液调零，测定吸光值；
(e)以吸光值为纵坐标，氨氮浓度(mg/L)为横坐标，绘制标准曲线，经拟合得到标准曲线方程；
S3、样品测定
移取5mL已过滤的样品溶液，置于比色管中；按照步骤S2中(b)～(d)步骤测定样品溶液的吸光度；
S4、计算含量
将测得的样品溶液的吸光度值，用标准曲线方程计算得到样品溶液中的氨氮浓度。
如图2所示，绘制海水中氨氮标准曲线，海水的氨氮标准曲线方程为y＝0.1032x+0.0015，R2＝0.9998。该方法的氨氮检出限为0.05mg/L，线性范围为0.1-8.0mg/L。
对5个不同来源的海水样品进行加标回收试验：向待测样品中加入已知量的铵标准(NH4 +-N)使用液，分别测定待测样品和加标样品的氨氮含量，独立进行三次测定，计算加标回收率。
加标回收率(％)＝(加标样品氨氮含量-本底样品氨氮含量)/加标量×100％
对5个不同来源的海水样品进行测定，平行测定三次，计算其相对误差。计算得到的加标回收率如表3所示，每组水样的加标回收率都在96％～105％之间，标准偏差小于3.05％，该方法回收率和精密度良好，适用于海水样品中氨氮的测定，符合标准GB17378.2《海洋监测规范第二部分：数据处理与分析质量控制》中的规定，验证了本发明的方法准确度高、精密度好。
表3：不同来源海水样品的加标回收率测定结果
Figure BDA0003300848930000081
下面结合实施例对本发明提供一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法的效果进行详细说明。
实施例1：
不同盐度人工海水样品中氨氮含量的测定。
1、溶液配制
人工海水配制：称取35.0g海盐溶于1000mL无氨水中。
不同盐度人工海水配制：用无氨水按比例稀释制备得到。
样品1：35.0ppt无氨海水，含氨氮0.5mg/L。
样品2：35.0ppt无氨海水，含氨氮3.0mg/L。
样品3：35.0ppt无氨海水，含氨氮6.0mg/L。
样品4：32.74ppt无氨海水，含氨氮0.5mg/L。
样品5：32.74ppt无氨海水，含氨氮3.0mg/L。
样品6：32.74ppt无氨海水，含氨氮6.0mg/L。
样品7：17.83ppt无氨海水，含氨氮5.0mg/L。
样品8：8.91ppt无氨海水，含氨氮2.0mg/L。
2、实验步骤
(1)标准曲线绘制：准确吸取0，0.10，0.20，0.40，0.60和0.80mL铵标准使用液(50ppm NH4 +-N)于试管中，用不同盐度无氨海水稀释至5.0mL成0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0mg/L标准系列，加入2％酒石酸钾钠4.0mL，完全混匀。加入纳氏试剂0.4mL，完全混匀。放置15min后，用分光光度计在波长420nm下以0ppm为参比，测定吸光度值。以吸光度值为纵坐标，氨氮浓度为横坐标，绘制标准曲线。
(2)样品测定：分别用不同盐度无氨海水、人工海水配置不同氨氮浓度的样品。分别移取5.0mL水样于试管中，按标准曲线的方法进行测定吸光度，在标准曲线方程中求得水样中氨氮的浓度。
(3)重复试验：在重复性条件下对同一样品独立进行三次测定，取其平均值。
结果如表4所示，各浓度标准值与测定值的相对误差均小于±10％，标准偏差小于5％，说明该方法的准确度和精密度良好；同一氨氮浓度不同盐度的海水样品中氨氮含量测定的结果一致，说明该方法对不同盐度的海水样品均适用。
表4：不同盐度海水样品中氨氮含量的测定结果
Figure BDA0003300848930000091
Figure BDA0003300848930000101
对比例1：
采用国标次溴酸钠氧化法对样品中的氨氮含量进行测定。
结果如表5所示，可见次溴酸钠氧化法测定值比本发明的方法略低，其加标回收率与标准曲线的R2比本发明的方法稍差，可能是由于次溴酸钠氧化法测定灵敏度高，对于高浓度氨氮样品需要多次稀释，容易引入误差所致。相比较而言，本发明的方法对高浓度氨氮样品的测定更加方便且稳定。
表5：本发明方法与国标次溴酸钠氧化法结果对比
线性方程 R<sup>2</sup> 测定值，mg/L 加标回收率％
次溴酸钠氧化 Y＝2.75x+0.0040 0.9964 1.38 115
本发明方法 Y＝0.1125x-0.0021 0.9998 2.07 105
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，其特征在于：所述方法适用于盐度不高于35ppt的海水样品，步骤为：
S1、制备溶液
空白溶液：无氨海水；
标准曲线溶液：用所述空白溶液做稀释溶液，制备不同浓度的铵标准使用液，得到不同氨氮浓度的标准曲线溶液；
样品溶液：取待测样品，经滤膜过滤，得到的滤液作为所述样品溶液；若所述样品溶液的氨氮含量过高，可用空白溶液做稀释溶液进行稀释；
S2、绘制标准曲线
按以下步骤绘制标准曲线：
（a）分别取一定体积的所述各标准曲线溶液，置于不同试管中；
（b）以标准曲线溶液体积为参照，各加入体积比为0.8:1的浓度为2%的酒石酸钾钠溶液，混匀；
（c）以标准曲线溶液体积为参照，各加入体积比为0.1:1的纳氏试剂，混匀，放置15min使显色稳定；
（d）在波长420nm，用1cm比色皿，以空白标准做参比溶液调零，测定吸光值；
（e）以吸光值为纵坐标，氨氮浓度（mg/L）为横坐标，绘制标准曲线，经拟合得到标准曲线方程；
S3、样品测定
参照标准曲线溶液，移取同等体积的经滤膜过滤的样品溶液，置于比色管中；按照步骤S2中（b）~（d）步骤测定样品溶液的吸光度；
S4、计算含量
将测得的样品溶液的吸光度值，用标准曲线方程计算得到样品溶液中的氨氮浓度。
2.如权利要求1所述的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，其特征在于：步骤S1中，用所述空白溶液配制至少5个不同氨氮浓度的标准曲线溶液。
3.如权利要求2所述的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，其特征在于：所述标准曲线溶液的氨氮浓度范围为0 ppm~8.0 ppm。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，其特征在于：所述方法的最低检出限为0.05mg/L。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种纳氏试剂分光光度法测定海水中氨氮含量的方法，其特征在于：所述方法适用于盐度为9ppt~35ppt的海水样品。
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纳氏试剂比色法直接测定海水中的氨氮;闫修花等;《中国环境监测》;20031230(第06期);全文 *

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