实验十三 水体自净程度监测─水中氮素含量测定

实验报告

课程名称：环境监测实验实验类型：综合实验

实验项目名称：水体自净程度监测─水中氮素含量测定

实验地点：环资B座实验日期：2018年12 月20日

一、实验目的和要求（必填）

1.了解水体中三氮间的转换与其环境学意义

2.熟悉水体中三氮含量的测定

3.熟悉水质分析仪的使用

4.选定自然水体(河流或小型湖泊等)作为研究对象，按照水体布点、采样、样品保存

原则与规范进行样品采集、“三氮”各指标的测定。

5.了解测定三氨对环境化学研究的作用和意义，根据监测数据平价研完水体的自净程

度。

二、实验内容和原理（必填）

各种形态氮的相互转化和氮循环的平衡变化是环境化学和生态系统研究的重要内容之一。水体中含氮类化合物的主要来源是生活污水和某些工业废水及农业面源。当水体受到含氮有机物污染时，其中的含氮化合物由于水中微生物和氧的作用，可逐步分解氧化为无机的氨(NH3)或铵(NH4)、亚硝酸盐(NO2)、硝酸盐(NO3 )等简单的无机氮化物。氨和铵中的氮称为氨氮(NH4-N);亚硝酸盐中的氮称为亚硝酸盐氮(NO2-N);硝酸盐中的氮称为硝酸盐氮(NO3-N)。通常把氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮称为三氮。这几种形态氮的含量都可作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机氮的各个不同阶段。

在有氧条件下，氮产物的生物氧化分解一般按氨或铵、亚硝酸盐、硝酸盐的顺序进行，硝酸盐是氧化分解的最终产物。随着含氮化合物的逐步氧化分解，水体中的细菌和其它有机污染物也逐步分解破坏，因而达到水体的净化作用。

有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的相对含量，在一定程度上可以反映含氮有机物污染的时间长短，对了解水体污染历史以及分解趋势和水体自净状况等有很高的参考价值，见表1。

表一水体中三氮检出的环境化学意义

1.水质总氮的测定——碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法

过硫酸钾是强氧化剂，在60℃以上水溶液中可进行如下分解产生原子态氧：

K2S2O8 + H2O → 2 KH S O4 + [O]

分解出的原子态氧在120～140℃高压水蒸气条件下可将大部分有机氮化合物及氨氮、亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐。以CO(NH2)2代表可溶有机氮合物，各形态氧化示意式如下：

CO(NH2)2 + 2NaOH + 8[O] → 2NaNO3 + 3H2O + CO2

(NH4)2SO4 + 4NaOH + 8[O] → 2NaNO3 + Na2SO4 + 6H2O

2NaNO2 + [O] → NaNO3

硝酸根离子在紫外线波长220nm有特征性的最大吸收，而在275nm波长则基本没有吸收值。因此，可分别于220和275nm处测出吸收光度。A220及A275按下式求出校正吸光度A：

A＝A220－2A275（1）

按A的值查校准曲线并计算总氮（以NO3－N）含量。

2.水杨酸分光光度法测定水中氨氮含量

在亚硝基铁氰化钠存在下，铵与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色化合物，在约697nm处用分光光度法加以测定。需要注意的是，在pH11.7有亚硝基五氰络铁（Ⅲ）酸钠存在时，氯铵与水杨酸也要发生反应，从而样品中所有的氯铵都定量地被测定。

当取样体积为8.0ml，使用10mm比色皿时，检出限为0.01mg/l，测定下限为

0.04mg/l，测定上限为1.0mg/L（均以N计），当取样体积为8.0ml，使用30mm比色皿

时，检出限为0.004mg/l，测定下限为0.016mg/l，测定上限为0.25mg/L（均以N计）本法已定为国家标准分析方法（HJ 536-2009）。

➢干扰：

本方法用于水样分析时可能遇到的干扰物质及限量，详见表2。加酒石酸钾钠可掩蔽阳离子，特别是钙镁离子的干扰。苯胺和乙醇胺产生的严重干扰不多见，干扰通常由伯胺

产生。氯胺、过高的酸度、碱度以及含有使次氯酸根离子还原的物质时也会产生干扰。

如果水样的颜色过深、含盐量过多,酒石酸钾盐对水样中的金属离子掩蔽能力不够，或水样中存在高浓度的钙、镁和氯化物时，需要预蒸馏。

表2共存离子的影响及消除

3.锌镉还原法测硝酸盐氮

锌镉还原法分析法的基本原理是将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐，通过测定亚硝酸盐的浓度进而得到硝酸盐的浓度。

4.亚硝酸盐—重氮化偶合比色法；

重氮化-偶合反应：重氮化-偶合反应为芳香第一胺基的特征反应。芳香族伯胺和亚硝酸作用（在强酸介质下）生成重氮盐的反应称为重氮化（一般在低温下进行，伯胺和酸的mol比是：1：2.5），芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂，因为亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解，重氮化反应后生成重氮盐。

当pH值为1.8时，亚硝酸盐与对氨基苯酰胺化合为重氮化合物，再与盐酸N-(1-萘基)-乙烯二胺作用，形成红色偶氮染料，比色定量。本法的最低检出量为0.05mg亚硝酸。

三、操作方法与实验步骤

1.总氮 TNT 过硫酸盐消解法高量程 (10.0 to 150.0 mg/L N) 方法号：10072

1.打开COD反应器。加热到103-106 °C。（最佳温度105度）

注：防护设备应该到位，以防检测人员受到伤害。2．准备试剂空白试

剂：用漏斗将总氮过

硫酸盐试剂粉加入到

一支HR总氮氢氧化物

消解试瓶。

3．往瓶中注入0.5

毫升不含有机物的

水。盖上瓶盖。大力

摇晃。（约30秒）将

该试剂空白溶液和样

品一样进行消解和色

度处理。留于步骤6

使用。

4．准备样品：用漏斗

将总氮过硫酸盐试剂

粉加入到另外一支HR

总氮氢氧化物消解试

瓶。

5．将0.5毫升样品注入试瓶中。盖紧瓶盖摇晃30秒钟。6．将两只试瓶放在

COD反应器上。加热30

分钟。

7．将试瓶拿出反应

器，冷却到室温。

8．输入检测总氮的程

序编号。

按下：PRGM

屏幕显示：

PRGM？

9．按下：69 ENTER 屏幕将显示：

mg/L, N和ZERO图标10．分别往装有消解

过的空白试剂和样品

的试剂瓶中加入总氮

11．计时器鸣响后，

往试剂瓶值中加入总

氮试剂B粉末。盖紧

12．计时器鸣响后，

分别打开总氮试剂C

瓶，往其中注入消解