氨氮TNT试剂在水环境应急监测中的应用*

孙娟，苏刚，柏松，纪昳

(南京市环境监测中心站，南京 210013)

氨氮是指以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有明显毒害作用［1］。因此国家环保部已将氨氮列入水环境污染控制的重要指标之一，“十二五”国民经济和社会发展规划纲要中明确提出氨氮减排10%的目标。2015年4月出台的《水污染防治行动计划》中第八条明确提出加大对重点流域污染物氨氮的整治计划。现行国标GB 3838–2002 《地表水环境质量标准》中规定饮用水源地执行表1中Ⅱ类标准限值为0.5 mg／L，Ⅲ类标准限值为1.0 mg／L［2］；GB8978–1996 《污水综合排放标准》一级标准的最高允许排放浓度为15 mg／L［3］。鉴于氨氮对生物体的危害，研究安全、高效、低耗的氨氮TNT(测试联网)试剂在水环境应急监测的应用，提供可靠的分析技术支撑具有重要意义。

水质氨氮的分析方法有纳氏试剂分光光度法［4–7］、水杨酸分光光度法［8–9］、离子色谱法［10–11］、毛细管电泳法［12–13］和离子选择电极法［14–15］等。其中离子色谱法、毛细管电泳法因分析成本高，干扰因素多，离子选择电极法因测试灵敏度低均未在环境监测领域广泛应用；纳氏试剂分光光度法因测试线性范围较宽，分析速度较快，设备运行成本较低，准确度和灵敏度较高而被广泛使用，但纳氏试剂稳定性差、毒性大且容易造成二次环境污染；水杨酸分光光度法(HJ 536–2009)分析灵敏度高、试剂用量少，相比而言是一种经济环保型分析方法，但显色时间较长，线性范围小不能满足环境复杂水样的分析测试需求。氨氮TNT试剂可以弥补现有分析试剂的不足，以水杨酸法为分析原理，避免汞盐和苯酚试剂的使用，通过调整水杨酸试剂、碱性亚硝基铁氰酸盐的含量配制满足氨氮浓度为0.015～47 mg／L之间测试需求的反应试剂，并整合于TNT管中，避免污染、稳定性好、携带方便。选择饮用水源地、黑臭河道及污水监控区域的水环境应急监测样品作为研究对象，分别应用纳氏试剂国标法、氨氮TNT试剂水杨酸法进行分析测试，运用F检验、t检验统计分析结果的差异性；以有证标准物质进行同步验证，分析TNT氨氮试剂的实际应用意义。

1 实验部分

1．1 化学反应原理

氨的化合物先与次氯酸盐反应生成一氯胺(NH2Cl)，一氯胺与水杨酸盐反应生成5-氨基水杨酸，在亚硝基铁氰酸盐的催化作用下，5-氨基水杨酸盐被氧化成水杨酸靛酯(蓝色化合物)，蓝色化合物在过量的亚硝基铁氰酸盐试剂(黄色溶液)环境中显绿色，溶液颜色与样品中氨氮浓度呈正比。

1．2 主要仪器与试剂

可见分光光度计：DR3900型(美国哈希公司)，TU1900型(北京普析通用仪器有限公司)；

氨氮标准储备液：ρ(NH3–N)=500 mg／L，环境保护部标准样品研究所；

氨氮标准使用液：ρ(NH3–N)=10.0 mg／L，准确移取10.00 mL氨氮标准储备液，用纯水稀释定容于500 mL容量瓶中，摇匀；

纳氏试剂：四碘汞酸钾溶液，天津化学试剂厂；

氨氮TNT试剂：二氯异氰尿酸钠10%～20%，亚硝基铁氰化钠10%～20%，水杨酸钠1%～10%，氢氧化钠1.0%～5.0%，试剂型号与氨氮测量范围见表1，美国哈希公司；

有证氨氮标准样品：编号与标准值见表2，国家环保部标准物质研究中心；

实验用水：25℃下，电阻率为18.2 MΩ·cm的纯水。

表1 TNT试剂规格与型号

表2 有证氨氮标准样品编号与标准值

1．3 分析测试过程

将待测样品机械混匀后，根据氨氮低、中、高浓度范围的TNT试剂选择不同取样量，TNT830为低浓度分析试剂时，准确移取水样5.00 mL；TNT831为中间浓度分析试剂时，准确移取水样0.50 mL；TNT832为高浓度分析试剂时，准确移取水样0.20 mL。将瓶盖的封口膜轻轻撕去，倒扣于瓶口旋紧后，180度振摇试剂瓶，待盖中固体粉末完全溶解后静置15 min，然后继续振摇3～5次，于可见分光光度计中自动识别试剂条形码，选择相应的波长并进行比色，读取3～5次测定结果均值显示于屏幕中，自动记录氨氮的质量浓度结果(超出试剂分析量程的读数为红色)。

2 结果与讨论

2．1 检出限测试、分析时间和物料消耗比较

准确移取ρ(NH3–N)=10.0 mg／L的氨氮标准使用液20.00 mL于2 000 mL容量瓶中，用纯水定容至标线，制得 ρ(NH3–N)=0.100 mg／L 的低浓度空白加标样品，分别应用国标纳氏试剂法、TNT试剂水杨酸法平行测定7次，计算标准偏差s，方法检出限MDL=t(0.99，n-1)×s［16］，查表得 n=7 时，t=3.143，统计结果见表3。

表3 检出限测试结果

由表3可知，TNT试剂水杨酸法测得的检出限为0.015 mg／L，低于纳氏试剂国标法的检出限。此外，两种方法在物料消耗、分析耗时方面均存在较大的差异，纳氏试剂国标法消耗样品总体积约为1 800 mL，试剂总用量约为100 mL，产生废液约2 500 mL，总分析时间约为3 h；TNT试剂水杨酸法消耗样品总体积约50 mL，产生废液不足100 mL，总分析耗时约0.5 h，试剂独立包装，安全便携，废液集中回收。因此TNT试剂水杨酸法测定氨氮灵敏度高，废弃物料少，使用安全环保，分析效率高。

2．2 水样测试比较

选择饮用水源地、黑臭河道及污水监控区域的水环境应急监测案例样品作为研究对象，分别应用纳氏试剂国标法、哈希氨氮TNT试剂(14024～14189批次)水杨酸法进行6次平行测试和加标试验，结果见表4。

表4 水样测试及回收试验结果

由表4可知，3类应急案例水样应用TNT试剂水杨酸法测定氨氮结果的相对标准偏差为2.0%～4.7%，加标回收率范围为92%～108%；纳氏试剂国标法测定氨氮结果的相对标准偏差为3.9%～6.1%，加标回收率范围为90%～110%。依据F检验法检验［10］数值间的精密度差异，按照公式F=S2／S2计算以上6组数值的F在

计算大小计算

1.03～2.63范围内，经查表，f=n–1=5，95% 置信度的F表值为5.05，因此F计算

2．3 标准样品测试

对4种质量浓度水平的有证氨氮标准样品，应用TNT氨氮试剂水杨酸法进行同步6次平行测定，结果见表5。由表5可知，4种有证标准样品平行6次测定结果的相对标准偏差为2.4%～3.0%，测试结果平均值均满足证书合格要求，与标准值的相对误差(RE)为–1.1%～2.5%。根据公式计算以上4组数值 t计算值在 0.41～1.07之间，f=n–1=6，P=95%置信度的 t表值为 2.57［17］，因此 t计算

表5 有证标准物质测定结果

3 结语

经F检验、t检验证实应用氨氮TNT试剂测定3类应急案例样品结果的精密度和准确度与纳氏试剂国标法无显著性差异；4种有证标准样品测试结果与标准值无显著性差异。氨氮TNT试剂水杨酸法测定水质氨氮的方法具有线性范围宽、干扰因素少、重现性好、准确度和灵敏度高等优点，同时具备操作便捷、设备便携、试剂污染量小、分析效率高等优势，能够满足饮用水源地、黑臭河道及污水监控预警区域等水环境氨氮样品的测试需求。目前，氨氮TNT试剂的应用成本正在逐步降低，试剂的配方和保存条件正在优化，通过广泛的应用研究和推广，可加快国内氨氮应急监测快速试剂的研发。

［1］ 王卓.两种不同纳氏试剂对氨氮测定结果的比较［J］.环境研究与监测，2013，26(1): 31–33.

［2］ GB 3838–2002 地表水环境质量标准［S］.

［3］ GB 8978–1996 污水综合排放标准［S］.

［4］ HJ 535–2009 水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法［S］.

［5］ 梁作光，李莹.纳氏光度法现场快速测定环境水中的氨氮［J］.化学分析计量，2007，16(6): 52–53.

［6］ 曹美苑，任露陆，兰青，等.应用快速测定仪测定废水样中的氨氮含量［J］.广东化工，2014，41(9): 209–210.

［7］ 闫修花，王桂珍，陈迪军.纳氏试剂比色法测定海水中的氨氮［J］.环境监测管理与技术，2003，15(3): 23–25.

［8］ HJ 536–2009 水质氨氮的测定水杨酸分光光度法［S］.

［9］ 黄玲.水杨酸分光光度法测定水中氨氮的测量不确定度评定［J］.广州化工，2013，41(22): 122–124.

［10］ Asata T，Oikawa K，Kawata K，et al. Ion chromatographic determination of ammonia in air using a sampling tube of porous carbon［J］. Analytical Sciences，2004，20(1): 125–128.

［11］ 齐竹华，刘克纳，牟世芬.离子色谱法测定海水中的铵离子［J］.环境化学，2000，19(1): 79–83.

［12］ 王维德，于宝祥，梁秀凤.吹脱—电导法测定水中氨氮及其自动分析仪［J］.环境监测管理与技术，2003，15(1): 30–31.

［13］ 邓金华，吴清平，廖富迎.等.环境水质氨氮的快速检测［J］.环境监测管理与技术，2007，19(1): 33–34.

［14］ 陈雨艳，钱蜀，张丹.等.氨气敏电极法测定废水中的氨氮［J］.辽宁化工，201，39(7): 783–785.

［15］ 余美琼，洪新艺，王碧玉.离子选择电极法测定氨氮浓度［J］.福建分析测试，2006，15(3): 37–38.

［16］ HJ 168–2010 环境监测分析方法标准制修订技术导则［S］.

［17］ 夏玉宇，张完白，李洁，等.化验员实用手册［M］. 3版.北京：化学工业出版社，2012: 272–274.