实验二 水体氮形态的测定氮是蛋白质、核酸、酶、维生素等有机物的重要组分，各种形态的氮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( 图 1)图 1 自然界中的氮素循环Am-氨化作用；As-同化作用；D—反硝化作用；F-生物固氮；N 一硝化作用；R 一异化性硝酸( 盐)还原作用洁净天然水体中的含氮物质是很少的，水体中含氮物质的主要来源是污废水排放、地表径流、水生生物的代谢和微生物分解作用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，可以逐步分解氧化为氨(NH 3)或铵(NH 4+)、亚硝酸盐(NO2-)、硝酸盐(NO 3-)等简单的无机氮化物氨和铵中的氮称为氨氮(NH 4+-N)，两者的组成和比例取决于水温和 pH，亚硝酸盐中的氮称为亚硝酸盐氮(NO 2--N)，硝酸盐中的氮称为硝酸盐氮(NO 3--N)通常把氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮称为三氮这三种形态氮的含量都可以作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机氮的各个不同阶段水体中有机氮、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、分解趋势、水体自净状况及健康危险度评价等均有一定的参考价值( 见表 1)。
水中亚硝酸盐氮过高可导致高铁血红蛋白血症，长期饮用对儿童的危害更大，由于在酸性溶液中亚硝酸可与仲氨类生成强致癌物亚硝氨，因而水中三氮含量与人们的健康息息相关表 1 水体中三氮检出的环境化学意义NH4+-N NO2--N NO3--N 三氮检出的环境化学意义－ － － 洁净水+ － － 水体新近受到污染+ + － 受到污染不久，且污染物正在分解中－ + － 污染物已分解，但未完全自净 － + + 污染物基本分解完毕，但未完全自净 － － + 污染物已无机化，水体基本自净+ － + 有新近污染，在此之前的污染已基本自净+ + + 以前受到污染,正在自净过程中,且又有新的污染注：表中“十”表示检出， “—”表示不检出一)实验目的和要求1．了解水体氮形态测定对环境化学研究的作用和意义2．掌握水体氮形态测定的基本原理和方法二)实验原理1．硝酸盐氮的测定_紫外分光光度法利用硝酸根离子在 220nm 波长处的吸收而定量测定硝酸盐氮溶解的有机物在 220nm处也会有吸收，而硝酸根离子在 275nm 处没有吸收因此，在 275nm 处作另一次测量，以校正硝酸盐氮值2．亚硝酸盐氮的测定——盐酸 萘乙二胺光度法水中亚硝酸盐的测定方法通常采用重氮—偶联反应，生成红紫色染料。
方法灵敏、选择性强所用重氮和偶联试剂种类较多，最常用的，前者为对氨基苯磺酰胺和对氨基苯磺酸，后者为 N—(1—萘基)—乙二胺和 α—萘胺在 pH 为 2.0—2.5 时，水中亚硝酸盐与对氨基苯磺酸生成重氮盐，再与盐酸萘乙二胺偶联生成红色染料，最大吸收波长为 543 nm，其色度深浅与亚硝酸盐含量成正比，可用比色法测定，检出限为 0.005mg／L ，测定上限为 0.1 mg／L亚硝酸盐是含氮化合物分解过程中的中间产物，很不稳定，采样后的水样应尽快分析，必要时需冷藏以抑制微生物的影响三)实验方法和步骤一、硝酸盐氮的测定——紫外分光光度法水中硝酸盐足在有氧环境下， 亚硝酸氮、氨氮等各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，亦是含氮有机物经无机化作用最终的分解产物亚硝酸盐可经氧化而生成硝酸盐， 硝酸盐在无氧环境中，亦可受微生物的作用而还原为亚硝酸盐水中硝酸酸盐氨(NO 3-—N)含量相差悬殊，从数十微克／升至数十毫克／升，清洁的地表水中含量较低，受污染的水体，以及一些深层地下水中含量较高制革废水、酸洗废水、某些生化处理设施的出水和农田排水可含大量的硝酸盐摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。
文献报道，水中硝酸盐氨含量达数十毫克／升时，可致婴儿中毒水中硝酸盐的测定方法颇多，常用的有酚二磺酸光度法、镉柱还原法、戴氏合金还原法、离子色谱法、紫外法和电极法等酚-二磺酸法测量范围较宽，显色稳定镉柱还原法适用于测定水中低含量的硝酸盐，戴氏合金还原法对严重污染并带深色的水样最为适用离子色谱法需有专用仪器，但可同时和其他阴离子联合测定紫外法和电极法常作为快速方法使用，尤具是将电极法改为流通池后可保证电极性能良好，不易受检测水体的沾污和损坏目前的自动监测仪多使用紫外法或电极法由于镉柱还原法和戴氏合金法操作复杂，这里暂不作推荐水样采集后应及时进行测定必要时，应加硫酸使 pH<2，保存在 4℃以下，在 24h 内进行测定 紫外分光光度法(B)测定硝酸盐1. 方法原理利用硝酸根离子在 220nm 波长处的吸收而定量测定硝酸盐氮溶解的有机物在 220nm处也会有吸收，而硝酸根离子在 275nm 处没有吸收因此，在 275nm 处作另一次测量，以校正硝酸盐氮值2. 干扰及消除溶解的有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐等干扰测定，需进行适当的预处理本法采用絮凝共沉淀和大孔中性吸附树脂进行处理，以排除水样中大部分常见有机物、浊度皮和 Fe3+，Cr 6+对测定的干扰。
3. 方法的适用范围本法适用了清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测沮定，其最低检出浓度为 0.08mg/L,测量上限为 4mgg/L 硝酸盐氮.4．仪器①紫外分光光度计②离子交换柱(直径 1.4cm，装树脂高 5—8cm)5．试剂①氢氧化铝悬浮液：亚硝酸盐氮方法(二) 试剂 7)溶解 125ml 硫酸铝钾，或硫酸铝氨与 1000ml 水中，加热至 60℃，不断搅拌下，徐徐加入 55ml 浓氨水，放置约 1 小时后，转移至 1000ml 量筒内，用水反复洗涤沉淀，最后至洗涤液中不含亚硝酸盐为止澄清后，把上清液尽量全部倾出，只留稠的悬浮物，最后加入 100ml 水，食用前应振荡均匀②10％硫酸锌溶液③5mol／L 氢氧化钠溶液④大孔径中性树脂：CAD40 或 XAD-2 型及类似性能的树脂⑥1mol／L 盐酸(优级纯) ⑦硝酸盐标准贮备液：称取 0.721 8g 分析纯硝酸钾(经 105～110℃干燥 2 h)，溶于水中，转入 l 000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度此溶液含硝酸盐氮 100mg／L如加入 2 mL 三氯甲烷保存，溶液可稳定半年以上硝酸盐使用液可用贮备液稀释 10 倍。
此溶液含硝酸盐氮 10mg／L⑧0.8％氨基磺酸溶液：避光保存于冰箱中6. 步骤（1）吸附柱的制备新的树脂先用 200ml 水分两次洗涤，用甲醇浸泡过夜，弃去甲醇，再用 40ml 甲醇两次洗涤，然后用新鲜去离子水洗到柱中流出液滴落于烧杯中无乳白色为止上树脂装入柱中时，树脂间绝不允许存在气泡2)水样的测定①量取 200ml 水样置于锥形瓶或烧杯中，加入 2ml 硫酸锌溶液，在搅拌下滴加氢氧化钠溶液，调至 pH7或将 200ml 水样调至 pH7 后，加 4ml 氢氧化铝悬浮液待絮凝胶团下沉后，或经离心分离，吸取 100ml 上清液分两次洗涤吸附树脂柱，以每秒 1 至 2 滴的流速流出( 注意各个样品间流速保持一致 )弃去，再继续使水样上清液通过柱子，收集 50ml于比色管中，备测定用树脂用 150ml 水分三次洗涤，备用注：树脂吸附容量较大，可处理 50～100 个地表水水样(视有机物含量而异) ，使上次后，可用未接触过橡胶制品的新鲜去离子水做参比，在 220nm 和 275nm 波长处检验测得的吸光度应接近零超过仪器允许误差时，需以甲醇再生②加 1.0ml 盐酸溶液，0.1ml 氨基磺酸溶液于比色管中(如亚硝酸盐氮低于 0.1mg／L 可不加氨基磺酸溶液)。
③用光程长 10mm 石英比色皿，在 220nm 和 275nm 波长处，以经过树脂吸附的新鲜去离子水 50ml 加 1ml 盐酸溶液为参比，测量吸光度3）校准曲线的绘制于 6 个 200ml 容量瓶，分别加入 0.50、1.00、2.00、3.00、 4.00ml 硝酸盐氮标准贮备液，用新鲜去离子水稀释至标线，也可用 50ml 比色管，取相应体积 使用液，稀释至标线，使其浓度分别为 0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mg ／L 硝酸盐氮按水样测定相同操作步骤测量吸光度7．计算A 校=A220―2A275式中：A220——220nm 波长测得吸光度；A275——275nm 波长测得吸光度求：得吸光度的校正值(A 校 )以后，从校准曲线中查得相应的硝酸盐氮量，即为水样测定结果(mg/L). 水样若经稀释后测定，则结果应乘以稀释倍数8．精密度和准确度四个实验室分析含 1.80mg/L 硝酸盐氮的统一标准样，实验室内相对标准偏差为 2.6%;实验室间总相对标准偏差为 5.l％：相对误差为 1.1％9．注意事项①为了解水受污染程度和变化情况，需对水样进行紫外吸收光谱分布曲线的扫描，如无扫描装置时，可用手动在 220～280nm 、每隔 2—5nm 测量吸光度，绘制波长 —吸光度曲线。
水样与近似浓度的标准溶液分布曲线应类似，且在 220nm 与 275nm 附近不应有肩状或折线出现参考与吸光度比值(A275/A220）×100 ％应小于 20％，越小越好，超过时应予以从鉴别水样经上述方法适用情况检验后，符合要求时，可不经预处理，直接取 50ml 水样于比色管中，加盐酸和氨基本磺酸溶液后，进行吸光度测量，如经絮凝后水样亦达到上述要求，则也可只进行絮疑预处理，省略树脂吸附操作②含有有机物的水样，而且硝酸盐含量较高时，必须先进行预处理后再稀释③大孔中性吸附树脂对环状、空间结构大的有机物吸附能力强；对低碳链接、有较强极性和亲水性的有机物吸附能力差五）当水样存在六价铬时，絮凝剂应采用氢氧化铝，并放置 0.5h 以上再取上清液供测定用二、 亚硝酸盐氮的测定——N —(1—萘基)—乙二胺光度法亚硝酸盐(NO 2-—N)是氮循环的中间产物，不稳定根据水环境条件，可被氧化成硝酸酸盐，也可被还原成氨亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白( 低铁血红蛋白) 氧化成为高铁血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，失去血红蛋白在体内输送氧的能力，出现组织缺氧的症状，亚峭酸盐可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质，在 pH 值较低的酸性条件下，有利于亚硝胺类的形成。
水中亚硝酸盐的测定方法通常采月重氮—偶联反应，使生成红紫色染料方法灵敏，选择性强所用重氮和偶联试剂种类较多，最常用的，前者为对氨基苯磺酰胺和对氨基苯磺酸，后行为 N-(1-萘基)—乙二胺和 a—萘胺此外，还有目前国内外、普遍使用的离子色谱法和新开发的气相分子分子吸收法这两种方法虽然须使用专用仪器，但方法简便、快速，干扰较少亚硝酸盐在水中可受微生物等作用而很不稳定，在采集后应尽快进行分析，必要时冷藏以抑制微生物的影响1．方法原理在磷酸介质中，pH 值为 1.8±0.3 时，亚硝酸盐与- 氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与 N—(1—萘基)—乙二胺偶联生成红色染料在 540nm 波长处有最大吸收2．干扰及消除氯胺、氯、硫代硫酸盐、聚磷酸钠和高铁离子有明显干扰水样呈碱性(pH≥11）时，可加酚酞溶液为指示剂，滴加磷酸溶液至红色消失水样有颜色或悬浮物，可加氢氧化铝悬浮液并过滤3，方法的适用范围本法适用于饮用水、地表水、地下水、生活污水和工业废水中亚硝酸盐的测定最低检出浓度为 0.003mg／L；测定上限为 0.20mg／L 亚硝酸盐氮4．仪器分光光度计5．试剂实验用水均为不含亚硝酸盐的水 1)无亚硝酸盐的水：于蒸馏水中加入少许高锰酸钾晶体，使呈红色，再加氢氧化钡（或氢氧化钙)使呈碱性。
置于全玻璃蒸馏器中蒸馏，弃去 50ml 初馏液，收集中间约 70％不含锰的馏出液亦可于每升蒸馏水中加 1m1 浓硫酸和 0.2ml 硫酸锰溶液( 每 。