气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光法测定氨氮的对比研究

刘雅

摘要 用辽宁省27个实际市界断面对气相分子吸收光谱法与纳氏试剂分光光度法进行了分析比较，通过测试检出限、精密度、准确度及加标回收率等，证明了气相分子吸收光谱法在实际水样中完全满足测量氨氮的需求，但同时也指出在试验过程中发现的气相分子吸收光谱法的局限性，比较2种方法的优缺点，为气相分子吸收光谱法大规模推广使用提供了支持。

关键词 气相分子吸收光谱法；氨氮；纳氏试剂分光光度法；比较

中图分类号 X832 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0181-02

Abstract The gas-phase molecular absorption spectrometry and Nessler reagent spectrophotometric method were analyzed and compared by testing the detection limit，precision，accuracy and recovery rate，etc.It proved that gas-phase molecular absorption spectrometry fully met the needs of the measurement of ammonia in water samples.At the same time，it pointed out limitations of gas-phase molecular absorption spectrometry in actual experiment，the advantages and disadvantages of the two methods were compared，in order to provide supports for using of gas-phase molecular absorption spectrometry.

Key words gas-phase molecular absorption spectrometry；ammonia；nessler reagent spectrophotometric method；comparison

氣相分子吸收光谱法是20世纪70年代兴起的一种简便、快速的分析手段。1976年Gresser等首先提出该法（gas-phase molecular absorption spectrometry，简称GPMAS），最先应用该法测定了SO2、Cl、I2等。我国自20世纪80年代开始研究气相分子吸收光谱法，1988年张寒奇等研究的Cl-测定法具有很高的实用性，提出了气相状态下分析氯离子的新思路。陈秋红等在2006年用气相分子吸收光谱仪测定水中的硫化物，对其工作曲线、精密度等进行了考察，结果表明该方法简便、快捷、精密度、准确度都较好，适用于水中各种硫化物的测定。其原理是通过特定的化学反应，将待测成分转化为某一气体，分离出该气体，并在特定波长下测定气体的吸光度，该气体的吸光度和待测成分的浓度呈线性关系，符合朗伯—比尔定律[1]。而气相分子吸收光谱仪是应用气相分子吸收光谱法进行水质分析的一种仪器，目前有氨氮（HJ/T195-2005）[2]、凯氏氮（HJ/T196-2005）、亚硝酸盐氮（HJ/T197-2005）、 硝酸盐氮（HJ/T198-2005）、总氮（HJ/T199-2005）、硫化物（HJ/T200-2005） 6个符合环保部标准方法的测定项目，并被广泛应用于饮用水生产、环境监测、石油化工、卫生防疫、食品工业、土壤、化学肥料、化学试剂、造纸、皮革、印染、工矿企业、土木建筑、海洋与渔业和水文监测等各种领域的水质分析[3]。该试验以氨氮为例，通过测定实际的辽宁省27个市界断面与传统的纳氏试剂分光光度法来比较进一步确认气相分子吸收光谱法的可使用性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

主要仪器：气相分子吸收光谱仪GMA3380（上海北裕分析仪器有限公司）。

主要试剂：25%盐酸+30%乙醇混合溶液：提前2～3 d配制，并敞口放置1 d后再密封保存；次溴酸盐氧化剂：使用前充分摇匀，现配现用，配制时，所用试剂、水和室内温度不低于18 ℃，不高于30 ℃。

1.2 标准曲线的绘制

配制4.0 mg/L亚硝酸盐氮标准使用液作为母液，启用自动稀释器，配制曲线梯度为0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 mg/L，全程由仪器自动完成，结果见图1。

从图1可以看出，曲线r值为0.999 8，y=0.126x+0.002 7，无论是k值还是r值，全部符合方法要求。

2 结果与分析

2.1 实际水样的对比

对2015年12月辽宁省各市界断面共计27个实际水样同时进行了气相分子吸收光谱法与纳氏试剂法测定氨氮的比对测试，结果如图2所示。

从图2可以看出，通过实际水样对比，2种方法结果相差不大，且气相分子法大部分数据低于纳氏试剂法，分析原因在于气相分子法是将待测成分转变成气体分子载入测量系统，测定其对特征光谱吸收，故所受水中其他物质干扰小，而实际水样存在干扰物质多，而分光法又受色度浊度影响，故比气相分子法数值略高。从表1可以看出，氨氮相对误差在各误差范围所占比例中，80%以上的误差值在-20%～20%之间，进一步证明气相分子法在实际水样中的可使用性。

2.2 检出限的确定

使用氨氮浓度为0.10 mg/L测定方法检出限，进行7次平行测定，计算7次平行测定的标准偏差，按公式（1）计算方法的检出限，具体计算结果见表2。

MDL=t（n-1，0.99）·S（1）

式中，MDL—方法检出限；n—样品的平行测定次数；t—自由度为n-1，置信度为99%时的t分布（t查表得3.143）；S—n次平行测定的标准偏差。

从表2可以看出，由水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法（HJ535-2009）中可知其检出限为0.025 mg/L，而本试验测定其检出限为0.017 mg/L，故检出限符合方法要求。

2.3 精密度

根据GSBZ 50005-88/200556测定氨氮国家标准样品，按其保证值范围为（2.06±0.11）mg/L，测试6次，结果见表3。

可以看出，其相对标准偏差符合方法要求，进一步证明了气相分子吸收光谱法在测量氨氮中的可靠性。

2.4 实际样品加标回收率

在100 mL某工厂排污口废水中加入氨氮标准溶液20.0 μg，测定6次，加标回收率见表4。

从表4可以看出，实际样品中的加标回收率在93.5%～101.2%之间，符合方法中要求的90%～110%之间的要求，通过加标回收率的测试证明气相分子吸收光谱法在实际样品测量当中完全符合要求。

3 结论与讨论

气相分子吸收光谱仪是水样在 2%～3%酸性介质中，加入无水乙醇煮沸除去亚硝盐等干扰，用次溴酸盐氧化剂将氨及铵盐（0～50 μg）氧化成等量亚硝酸盐，以亚硝酸盐氮的形式采用气相分子吸收光谱法测定氨氮的含量。因此气相分子吸收光谱法具有干扰小、分析速度快、重复性好、无复杂前处理等优势，而传统的纳氏试剂分光光度法受水体色度浊度影响较大，配制纳氏试剂的碘化汞毒性很大，对分析人员和环境都不是很友好，不能絮凝干净的水样必须预先蒸馏，过程比较繁琐等。最后又通过在标准曲线、检出限、准确度、精密度及实际水样的测定等方面相比较证实，气相分子吸收光谱法完全符合地表水和各类废水中氨氮含量的测定。但在试验过程中发现，气相分子吸收光谱法对试验环境要求较高，尤其保证在室温18 ℃以上进行，试验用无氨水，试剂等均对温度有要求，所以使用局限性较多，并且数值与氧化程度大小有關，在氧化程度不够的情况下很难保证数据的稳定性，强酸强碱水质对方法影响较大，下一步准备研究不同环境下及不同干扰下对方法的影响，使方法更完善，满足各种复杂水样条件下的测试[4-9]。

4 参考文献

[1] 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法：HJ535-2009[S/OL].[2016-06-12].http：//www.shangxueba.com/share/p2995080.html.

[2] 上海宝钢工业检测公司宝钢环境监站水质氨氮的测定气相分子吸收光谱法：HJ/T195-2005[S/OL].[2016-06-12].http：//www.doc88.com/p-403985465133.html.

[3] 周柯，刘燕燕，郑燕萍.高效气相分子吸收法快速测定水中氨氮[J].环境科学与技术，2013（12）：149-152.

[4] 臧平安.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮[J].宝钢技术，1996（1）：49.

[5] 严静芬.水样中氨氮测定方法比较[J].广州化工，2008（2）：55-56.

[6] 王洁屏，孙海波，许鑫红，等.气相分子吸收光谱法测定氨氮校准曲线斜率、截距参考值研究[J].环境科学与管理，2015（4）：127-129.

[7] 陈小霞，卢登峰，李耕.气相分子吸收光谱法测定水体中氨氮的应用及相关研究[J].福建分析测试，2015（5）：53-55.

[8] 周黔兰，吴红，李海英.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮浓度不确定度评定[J].环境与发展，2015（4）：87-90.

[9] 章维维，潘腊青，周姗.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮[J].理化检验（化学册），2015（10）：1474.