文章来源：《工业水处理》2024年第10期
第一作者：刘文路
通讯作者：杨艳玲
作者单位：北京工业大学城市建设学部
论文DOI：10.19965/j.cnki.iwt.2024-0037
论文引用：刘文路，杨艳玲，李星. 用于海水中低浓度氨氮测定的改进型水杨酸法[J]. 工业水处理，2024，44（10）：76-81.
我国是海水养殖大国，氨氮是水质监控的重要指标，其含量会直接影响海洋生物生长，例如非离子氨对鱼类的致死质量浓度一般在0.20~2.00 mg/L，且超过0.04 mg/L即对鱼类产生毒性，海水中氨氮尤其是非离子氨的准确检测至关重要。
目前海水的氨氮测定方法主要有纳氏试剂分光光度法、水杨酸分光光度法、次溴酸盐氧化法、靛酚蓝分光光度法和流动注射在线分析法等。但都存在受海水背景影响大、显色时间过长、反应温度较高和仪器设备复杂等问题，因而不适用于海水养殖现场的水质监测与科研试验。研究基于改进贝特洛反应原理对检测海水氨氮的水杨酸分光光度法进行改进，并优化了非离子氨的计算方法。
结果表明，在25 ℃室温条件下海水中氨氮与水杨酸钠和二氯异氰尿酸钠反应在655 nm处吸光度的标准曲线具有良好的线性关系，相关系数达 0.9991，方法检出限为0.006 mg/L，测定下限为0.024 mg/L。
检测所需水样量为2 mL，量程为0.02 ~ 2.00 mg/L，显色时间仅为10 min，其检测精度和准度与HJ536-2009方法一致。通过引入盐度修正项，推导出海水中非离子氨质量分数与水温、pH、盐度的关系公式，计算结果与现有标准换算表对比的最大相对误差为3.33%，符合海水养殖快捷检测及计算要求，研究结果可为海水中的氨氮检测与非离子氨的计算提供简便方法。
（1）优化了基于改进贝特洛反应的水杨酸分光光度法的适用范围，在25 ℃室温条件下海水中氨氮与水杨酸钠和二氯异氰尿酸钠反应在655 nm处吸光度的标准曲线具有良好的线性关系（r = 0.9991）。方法检出限为0.006 mg/L，量程为0.02 ~ 2.00 mg/L，符合海水养殖低浓度氨氮检测需要。
（2）改进型水杨酸分光光度法所需水样量少（2 mL），显色时间仅为10 min，在室温下显色稳定，使用普通可见分光光度计即可现场测定，操作简便、可靠性高。
（3）通过引入盐度修正项，推导出海水中非离子氨质量分数与水温、pH、盐度的关系公式，计算结果与现有标准换算表对比的最大相对误差仅为3.33%，为海水中非离子氨的计算提供了简便方法。
海水具有盐度及硬度高、存在有机污染等特点，水质检测方法的精度和适用性会受到很大影响。氨氮是海水环境监测与海水养殖等领域的重要水质指标之一，其测定也存在检测精度较低和检测过程繁琐等问题。海水中的氨氮以离子铵（IA，NH4+）和非离子氨（UIA，NH3）的形式存在，两者在水中可以相互转换，且转换受温度、pH、盐度等影响。海水氨氮中非离子氨的质量分数（f值）可通过查标准表插值得到，但存在操作繁琐、易出现插值不准确等问题，且换算表格中没有提及盐度指标的影响。对此，研究优化了基于贝特洛反应的改进型水杨酸分光光度法的适用范围，优化了非离子氨的计算方法，并采用实际海水进行了验证。
图1 标准溶液的显色时间变化趋势
如图1所示，对于0.10、0.50、1.00 mg/L的低质量浓度氨氮标准溶液而言，反应5 min吸光度即可达到峰值，并在10~ 60 min内保持稳定，稳定显色时间范围宽泛。
图2 氨氮标准曲线
如图2所示，在25 ℃室温条件下海水中氨氮与水杨酸钠和二氯异氰尿酸钠反应在655 nm处吸光度的标准曲线具有良好的线性关系，相关系数达 0.9991。方法检出限为0.006 mg/L，测定下限为0.024 mg/L。量程为0.02 ~ 2.00 mg/L，显色时间仅需10 min。
在实际海水中测定氨氮为0.20、1.00 mg/L的样品相对标准偏差分别为3.70%、-0.50%，加标回收率分别为100.20%、102.10%。
使用本方法与HJ 536-2009方法分别测定实际海水养殖场中流水养殖池、室外养殖塘及循环水养殖池的氨氮，结果表明，氨氮在0.05~2.00 mg/L范围内，本方法检测的精密度与准确度与HJ 536-2009方法无显著差异，并将检测量程提高至2.00 mg/L，在实际海水检测中避免了高倍数稀释带来的测量误差。
本研究通过引入盐度修正项及离子活度系数，推导出海水氨氮中非离子氨质量分数与水温、pH及海水盐度的关系式，计算结果与现有标准换算表对比的最大相对误差仅为3.33%。
综上，研究提出的改进型水杨酸分光光度法可用于海水中氨氮的精确检测，非离子氨计算相对快捷、准确，研究结果可为海水中的氨氮检测与非离子氨的计算提供简便方法。
第一作者：刘文路，博士研究生，主要研究方向为饮用水安全保障技术、海水养殖尾水生物处理与新兴污染物环境行为及控制技术。以第一作者身份在J. Water Process Eng.和Sep. Purif. Technol.等国际学术期刊发表论文3篇。E-mail：liuwl999@163.com。
通讯作者：杨艳玲，工学博士，博士研究生导师。研究方向为城镇给水处理技术、饮用水安全保障技术、绿色新型功能材料、建筑供水系统安全保障、农村供水与污水处理技术和海水养殖尾水处理与资源化利用技术等，承担多项国家自然科学基金项目和北京市自然科学基金项目。申请和授权国家发明专利30余项，发表科技论文200余篇，其中SCI和EI等收录100余篇。E-mail：yangyanling@bjut.edu.cn。
（来源：《工业水处理》2024年第10期）
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