王 燕，羅 鈺，丁 青

(長沙市環(huán)境監(jiān)測中心站，長沙 410001)

水中氨氮是指以游離氨 (或稱非離子氨，NH3)和氨鹽 (NH+4)形式存在的氮［1］。氨氮含量較高時，對魚類呈現(xiàn)毒害作用，對人體也有不同程度的危害。水中氨氮的來源主要是生活污水中含氮有機物受微生物作用分解的產(chǎn)物、某些工業(yè)廢水及農(nóng)田排水等。此外，在無氧環(huán)境中，水體亞硝酸鹽可受微生物作用還原為氨。在有氧環(huán)境中，水中氨亦可轉變?yōu)閬喯跛猁}，甚至繼續(xù)轉化為硝酸鹽。因此，氨氮存在量對人類活動有著重要影響，了解水中各種形態(tài)的含氮化合物，有助于評價水體被污染程度和“自凈”程度。由此可見，準確測定污水中氨氮對于掌握水體污染情況具有十分重要的意義。

氨氮測定方法有很多，環(huán)境監(jiān)測部門常用納氏試劑分光光度法進行檢測。污水樣品前處理有絮凝法和蒸餾法［2］。對于色度、濁度較高或是有水溶性雜質干擾時需要用蒸餾法完成前處理后方可測定［3］。實驗室一般采用蒸餾瓶、冷凝管、電熱爐結合的傳統(tǒng)蒸餾裝置完成預處理。該裝置連接繁瑣，易發(fā)生泄漏，進而影響檢測準確度和實驗室環(huán)境安全。本文利用瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀對氨氮污水樣品進行預處理，比較兩種方式預處理效果，證明瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀可替代傳統(tǒng)蒸餾裝置用于污水氨氮的檢測。

1 實驗部分

1.1 主要儀器設備與試劑

瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀。

250mL蒸餾瓶，蛇形冷凝管，電熱爐。

標準樣品:國家標物中心。其他試劑同HJ 535-2009 標準分析方法［4］。

1.2 瑞士Buchi自動蒸餾儀工作原理及實驗方法

瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀工作原理是給樣品通入高溫蒸汽趕出揮發(fā)性目標化合物，選擇合適的吸收液將目標物吸收待測，如簡圖1所示。操作步驟是開機預熱5～10min，蒸餾反應器內(nèi)不加樣品空蒸一次，用以清洗系統(tǒng)，然后根據(jù)標準曲線線性范圍取適量水樣于蒸餾反應器皿，調節(jié)pH至6～7.4，設定蒸餾參數(shù)，按鍵運行蒸餾程序，程序完成取溜出液待測。

圖1 瑞士Buchi K-355自動蒸餾儀簡圖Fig.1 Switzerland Buchi K-355 automatic distillation instrument

根據(jù)HJ 535-2009標準分析方法要求確定瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀蒸餾條件，比較該儀器與傳統(tǒng)蒸餾裝置處理氨氮樣品后的測定準確度、精密度。預處理后均采用納氏試劑分光光度法進行檢測。

2 結果與討論

2.1 瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀蒸餾條件的確定

瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀原理是給樣品通入高溫蒸汽趕出揮發(fā)性目標化合物，然后將其吸收待測。該儀器只需要設置兩個參數(shù)，蒸汽度和蒸餾時間。蒸汽度高低調節(jié)實質就是對蒸餾溫度的控制。蒸汽度越高，蒸餾時間越長，餾出液體積就越大。HJ 535-2009標準方法是將250mL氨氮樣品蒸餾吸收至250mL后測定。為與標準方法相適應，在設置蒸餾儀參數(shù)時要考慮最終的餾出液體積不能超過250mL?；诖?，本文選擇了4個蒸餾條件，即蒸汽度60%蒸餾時間14min、蒸汽度70%蒸餾時間12min、蒸汽度80%蒸餾時間10∶30min、蒸汽度90%蒸餾時間8min，對250mL空白加標樣品進行蒸餾預處理，回收率測定結果如圖2所示。

圖2 Buchi蒸餾儀條件參數(shù)與回收率關系Fig.2 Buchi distillation instrument condition parameters and recovery

由圖2可見，蒸餾儀蒸汽度過高會使蒸餾速度過快，吸收速率無法與蒸餾速度相匹配，從而造成回收率結果不理想;蒸汽度過低，即蒸餾溫度太低，蒸餾效率不夠，回收也不完全。最終確定了蒸汽度70%，蒸餾時間10∶30min的蒸餾條件參數(shù)，該條件下的空白加標回收率在96%～105%，結果滿意。以下對比試驗均采用此預處理條件。

2.2 自動蒸餾儀與傳統(tǒng)蒸餾裝置預處理后測定結果比對

用瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀和實驗室傳統(tǒng)蒸餾裝置分別對空白樣品、實際樣品1、實際樣品2、標準樣品以及實際樣品1、2的加標樣品進行蒸餾預處理后，經(jīng)納氏試劑分光光度法測定。結果如表1和表2所示。兩種蒸餾方式下的測定結果進行F檢驗［5］，自由度均為5時，兩組數(shù)據(jù)方差比F=2.28＜5.05(查表得到)，說明兩組數(shù)據(jù)標準偏差沒有顯著性差異。再進行t檢驗［5］，置信度為90%，合并標準偏差為0.037，合并自由度為10，t0.10，10=0.09 ＜1.81(查表得到)。最終證明兩種方法測定的氨氮結果不存在顯著性差異，沒有引起明顯的系統(tǒng)誤差。Buchi蒸餾儀預處理標準樣品測定結果合格，實際樣品測定相對標準偏差為0.7% ～1.8%，實際樣品加標回收率在 96% ～105%，均滿足環(huán)境監(jiān)測水質氨氮監(jiān)測分析技術要求。

表1 兩種方式蒸餾結果比較Tab.1 The comparison results of two distillation methods

表2 兩種方式蒸餾樣品加標回收率比較Tab.2 Comparison between recoveries of two distillation methods

3 結論

通過上述比對實驗發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)蒸餾裝置一個樣品需要處理120～150min，且裝置連接繁瑣易發(fā)生漏氣現(xiàn)象，影響測定準確度，同時還污染實驗室環(huán)境，對實驗室人員健康有隱形的不可逆威脅。而利用瑞士Buchi K-355型自動蒸餾儀進行蒸餾預處理，每個樣品預處理不到11min，無需擔心樣品泄漏造成的測定準確度、實驗室環(huán)境安全等問題，其精密度和準確度均能滿足環(huán)境監(jiān)測部門分析技術要求，完全可替代傳統(tǒng)的蒸餾裝置完成污水中氨氮的測定。另外，Buchi蒸餾儀的冷凝水是實時控制，蒸餾時開啟，不蒸餾時自動關閉，此處大大節(jié)約了自來水的使用量。這種省時省力又環(huán)保的預處理方式應該得到大力推廣。

［1］ 湯愛華，魏淑偉.蒸餾法測定水中氨氮的問題探討［J］.棗莊學院學報，2012，29(5):110-114.

［2］ 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002.277-279.

［3］ 沈燕飛，厲以強.氨氮測定過程中有關問題的探討［J］.環(huán)?？萍迹?008，14(3):17-18.

［4］ HJ 535-2009，水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法［S］.

［5］ 武漢大學主編.分析化學［A］.北京:高等教育出版社，2000.250-256.