戴安離子色譜儀檢測氨氮含量

使用離子色譜分析地表水、地下水、飲用水源等水中的氨氮，以甲磺酸為流動相可同時檢測其他陽離子，氨氮定量范圍為0.04~15mg/l。

 

氨氮（NH3-N）屬于營養鹽，魚類對水中氨氮比較敏感，氨氮含量高時會導致魚類死亡。水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產 物，某些工業廢水，如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等，以及農田排水。此外，無氧環境中，水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用，還原為氨。測定水中氮化合物 的此種形態，有助于評價水體被污染狀況。

 

氨氮的測定方法，目前通常有納氏比色、氣相分子吸收、苯酚-次氯酸煙比色等，光度法的測定范圍為0.02-2mg/l，干擾因素較多，操作比較繁瑣，須配 制多種試劑，包括一些有毒試劑，存在測定后廢棄物安全處理的問題。氣相分子吸收光譜法是將氨和銨鹽氧化成亞硝酸鹽來測定氨氮的，所以水樣中的亞硝酸鹽需要 計算出結果予以扣除，而且氧化劑會把水中的有機胺也氧化成亞硝酸鹽，還需預先分離除去。

       

氨氮在水中以游離氨（NH3）或銨鹽（NH4+）形式存在，兩者組成比主要取決于水的pH值，采用離子色譜法，流動相為酸性，氨氮全部轉化為銨鹽形式，不 需調節pH值。對比較干凈的水樣，如地下水、飲用水源可直接進樣測定，操作簡便，一次進樣可同時檢測其它陽離子，提高了分析效率。對方法檢出限、回收率、 精密度等指標進行了考察。

 

實驗部分

 

主要儀器與試劑

 

離子色譜儀：戴安離子色譜儀ICS-1500型，配有Dionex Ionpac CG 12A陽離子保護柱(4× 50mm)，CS 12A陰離子分離柱(4×250mm)，CSRS 300型化學抑制器（4mm），美國戴安公司；

移液器：P10ml，法國吉爾森；

 

鈉、氨氮、鉀標準溶液，氨氮標樣均來自環境保護部標準樣品研究所（IERM），標準溶液質量濃度均為500mg/l，氨氮標樣編號為200541；

試驗用水為超純水 (電阻率18.25 MΩ /cm)

 

色譜條件

 

用10mmol/l甲磺酸等度淋洗，淋洗液流速為1.0ml/min，柱溫保持在30℃，進樣體積為25ul ；以保留時間定性，峰面積定量。樣品采集后保存于潔凈的聚乙烯瓶中，進樣時經加裝在針頭的0.2um濾膜后注射入儀器。

 

結果與討論

 

工作曲線

 

用水將鈉離子、氨氮、鉀離子標準儲備溶液稀釋成濃度均為0.10、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、15.00mg/l的系列混合標準溶液，進樣分析得到不同濃度與其相應的峰面積響應信號值，色譜圖如圖1所示，三種離子可較好分離。

 

 

氨氮工作曲線如圖2所示。擬合時都不包含原點。鈉、鉀采用Linear線性擬和標準曲線，線性相關系數都達到0.9999，截距絕對值均略小于0.03， 可是氨氮采用線性擬和效果并不好，線性相關系數僅為0.992，曲線方程為y=0.1775x+0.0826。而采用Quadratic二次曲線擬合得到 工作曲線方程為y =－0.0041x2+0.2347x+0.0225，相關系數為0.9998，相關性、斜率、截距均優于線性擬合，表明氨氮更適于采用此種曲線擬合方 式，后續試驗均以此工作曲線計算氨氮濃度。

 

精密度及定量范圍

 

將工作曲線中10mg/l的標準溶液重復進樣9次，氨氮保留時間為7.920~7.933min，保留時間的RSD為0.06%，峰面積為1.92~2.01 μS•min，峰面積的RSD為1.24%，由此可見方法的精密度較好。

 

參考EPA SW-846，按照全程序操作步驟重復9次空白加標試驗，加標量為預計方法檢出限的3~5倍，計算測定結果的標準偏差，采用98%置信度，查t-分布臨界 值表得t(8,0.02)=2.896，那么M.D.L=2.896×S.D，方法的定量哦下限RQL為4倍的MDL，計算出氨氮及鈉鉀的檢出限如表1所 示

 

 

在0.04~15mg/l之間可對氨氮定量。目前施行的水質的國標中以集中式生活飲用水地表水源地標準[2]中Ⅰ類水質要求最為嚴格，對氨氮的限值為 0.15mg/l。由試驗結果可知，方法的定量下限0.04mg/l低于Ⅰ類水質要求，所以方法定量下限可滿足水質監測的要求。

 

準確度測試

 

氨氮標樣200542的濃度為1.50 ± 0.07mg/l，將標準溶液按要求稀釋25倍，平行進樣均值為1.55mg/l，在質控范圍內。加標試驗樣品采用氨氮標樣，兩次加標，每次加標測量4 次，測量值減去1.50為測得值。氨氮回收率及測得量的批內標準偏差如表2所示。由試驗結果可知氨氮回收率為99.2~ 103%，在3倍RSD(批內)之內，滿足QA/QC要求。

 

此外，對同一環境水樣采用離子色譜與納氏光度法[3]檢測，樣品濃度分別為0.95mg/l和0.90mg/l，標準偏差為2.7%，小于5%的質控要求。所以此法可適用于地表水、地下水等比較干凈的水樣的水質監測，對于含有機物廢水可考慮經串聯的預柱處理后進樣檢測。

 

結論

 

采用離子色譜法檢測的方法檢出限低于現行的國標中對氨氮的限值，可滿足監測工作的需要，方法精密度也符合QA/QC要求。與傳統的測定方法相比，離子色譜法具有如下優點：簡化測定環節，降低手工勞動強度；溶劑消耗少，避免了使用一些毒性較大的試劑，符合清潔生產理念；水樣用量少，靈敏度高，測量范圍 寬。