预防水三氮指标测定.pptVIP

1,三氮指标测定,重庆医科大学公共卫生学院 代兴碧 2011-05-16,2,三氮指标测定,主要内容 一、概 述 (一)三氮指标的概念 (二)卫生学意义 (三）三氮指标的一般情况 （四）三氮物质对人体健康的影响及卫生标准 （五）样品的采集和保存 （六）测定方法 二、水中亚硝酸盐氮的测定,3,重点内容： 水中亚硝酸盐氮的测定,4,三氮指标测定,一、概 述 (一)三氮指标的概念 1.氨氮(NH3N，ammonia nitrogen) 氨氮（ NH3-N）即以氨（ NH3 ）形式存在的氮（N）。测定的是氨（ NH3），但测定结果以氮的量表示出来(N, mg/L) 。,5,三氮指标测定,2.亚硝酸盐氮(NO2N，nitrite nitrogen) 亚硝酸盐氮（NO2-N）即以亚硝酸盐（NO2）形式存在的氮（N）。测定的是亚硝酸盐（NO2），但测定结果以氮的量表示出来(N, mg/L) 。 3.硝酸盐氮(NO3N，nitrate nitrogen) 硝酸盐氮（NO3-N）即以硝酸盐（NO3）形式存在的氮（N）。测定的是硝酸盐（NO3），但测定结果以氮的量表示出来(N, mg/L) 。,6,三氮指标测定,（二）卫生学意义 有机物中含氮有机物最不稳定，最初进入水中时，多是复杂的有机氮形式，例如，各种蛋白质等。受微生物作用后，逐渐分解成多肽、氨基酸、氨（NH4+）、亚硝酸盐（NO2）、硝酸盐（ NO3 ）。 蛋白质多肽氨基酸氨亚硝酸盐硝酸盐 尿素氨亚硝酸盐硝酸盐 这样一个过程是有机物无机化的过程，也是河流自净的过程。在这个过程中，如果由于人畜粪便污染而存在致病微生物，也能逐渐消除。所以，测定各类含氮化合物可以了解水源被含氮有机物污染的情况，并协作了解水源自净的情况和致病微生物是否消除的情况。,7,三氮指标测定,用三氮指标进行水质卫生学评价可参考下表：,8,三氮指标测定,（二）卫生学意义,9,三氮指标测定,(三）三氮指标的一般情况 1.氨氮(NH3N，ammonia nitrogen) 氨氮(NH3N，ammonia nitrogen)以游离氨(NH3，也称非离子氨)或铵盐(NH4+)的形式普遍存在于地下水及地面水中，其存在形式取决于水体的酸碱度。未受污染的地下水中氨氮含量一般低于0.2mgL，地表水中氨氮含量比地下水高。用氯胺消毒的饮水可产生微量氨氮。由于生活污水中含氮有机物受微生物作用可产生大量氨氮，人畜粪便和某些工业废水中尿素和氨的含量很高，所以水体受生活污水、人畜粪便、以及某些工业废水污染后，氨氮浓度将明显增加。除此之外水中的亚硝酸盐在氧气不足的条件下亦可受微生物作用还原成氨，水中尿素也可转变成氨氮。,10,三氮指标测定,2.亚硝酸盐氮(NO2N，nitrite nitrogen) 亚硝酸盐氮是含氮有机物受细菌作用分解的中间产物，在水中不稳定，在氧和微生物的作用下易被氧化成硝酸盐，在缺氧条件下也可被还原为氨。水中N02N的来源主要为生活污水中含氮有机物的分解和化肥、酸洗等工业废水，此外农田排水也可引入较高浓度的NO2。未受污染地面水中亚硝酸盐氮一般低于0.1mgL，某些地下水可能会由于地层结构的还原作用出现较高浓度的亚硝酸盐。,11,三氮指标测定,3.硝酸盐氮(NO3N，nitrate nitrogen) 硝酸盐氮是含氮有机化合物的在水体中的最终氧化产物。环境水体中硝酸盐的污染来源除硝酸盐类化肥使用和生活污水、生活垃圾、生产含氮废弃物与人畜粪便等的自然降解过程外，空气中氧化氮污染物经降水淋溶后形成的硝酸盐也是重要的污染来源。地表水中硝酸盐氮含量一般较低，但某些地下水中含量很高。,12,三氮指标测定,（四）三氮物质对人体健康的影响及卫生标准 1. 氨氮 对鱼类等水生生物有毒害作用。我国渔业水质标准、地表水环境质量标准规定I类水中游离氨的浓度不得超过0.02mgL,类水不得超过0.2mg/L。 对人体健康的影响较小，我国生活饮用水卫生规范(2001)未规定限量指标，世界卫生组织和一些发达国家规定饮用水中氨氮含量不得超过0.5mgL。,13,三氮指标测定,2.亚硝酸盐 可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使之失去输送氧的能力。 在酸性介质中亚硝酸盐可与二级胺类形成致癌物亚硝胺。反应式如下：,（仲胺） （亚硝酸） 亚硝胺,14,三氮指标测定,一般饮水中亚硝酸盐氮含量很低，不会对人体健康产生影响。某些地下水可能会由于地层结构的还原作用出现较高浓度的亚硝酸盐。 我国生活饮用水卫生规范(2001)未对NO2N作出限量要求。 我国地面水环境质量标准规定I类水中亚硝酸盐氮含量0.06mgL，类水0.1mgL；类水0.15mgL；V类水1.0mgL。,15,三氮指标测定,3. 硝酸盐氮 对人健康的影响与亚硝酸盐一样，因为进入体内的硝酸盐也可被还原为亚硝酸盐。亚硝酸盐与人体血液作用，形成高铁血红蛋白，从而使血液失去携氧功能，另外可与二级胺类形成致癌物亚硝胺。一般饮水中硝酸盐氮均可检出，我国生活饮用水卫生规范(2001)规定其含量不得超过20mgL。,16,三氮指标测定,（五）样品的采集和保存 1.用于氨氮检测的水样需用聚乙烯瓶或玻璃瓶采集。 水中氨氮的稳定性差，一般要求采样后立即测定。如不能立即测定，须在每升水样加入0.8ml浓硫酸(调pH2)，于4冰箱保存，酸化样品应注意防止空气中氨的污染。,17,三氮指标测定,2.亚硝酸盐氮的水样采集 可用玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶，采样后应尽快测定，以避免细菌将亚硝酸盐还原成氨。若不能立即测定，可于每升水样中加入40mg氯化汞抑菌，并置4冰箱闭光保存，可稳定12d。,18,三氮指标测定,3.用于硝酸盐氮测定的水样 需用玻璃瓶或聚乙烯瓶采集，采样后应尽快测定。如不能及时测定，为了抑止微生物活动对氮平衡的影响，需于每升水样中加入0.8m1浓硫酸，并于04保存，24h内完成测定。,19,三氮指标测定,（六）测定方法 1.水中氨氮测定方法较多。纳氏试剂光度法是最经典的测定方法，该法操作简便、灵敏度较高，适应范围广，但该法需使用有毒试剂四碘汞钾和强碱，对操作人员和环境影响大，现在使用得较多的是酚盐光度法和水杨酸光度法。酚盐法也是氨氮测定的经典方法，国际标准化组织(InternationaI Standard Organization，ISO)和我国已分别将水杨酸光度法列为推荐方法和标准方法。 此外，水中氨氮测定方法还有氨电极法、离子色谱法、蒸馏一滴定法和氨氮在线自动检测法等。,20,三氮指标测定,2.水中亚硝酸盐氮的测定方法 主要有光度法、离子色谱法和示波极谱法等。而应用最广泛的是重氮化偶合光度法，该法简便快速，灵敏度高，但色度和浊度对测定有干扰。该法是我国水质检验标准方法。 离子色谱法简便快速，可同时测定包括亚硝酸根、硝酸根、硫酸根、氯离子和氟离子等多种阴离子，但需要离子色谱仪，分析成本较高。示波极谱法简便快速，灵敏度高，水样色度和浊度对测定基本无干扰。,21,三氮指标测定,3.水中硝酸盐氮的测定方法有紫外光度法、离子选择性电极法、光度法、离子色谱法和示波极谱法等。我国卫生部生活饮用水卫生规范(2001)规定的标准检验方法是麝香草酚光度法、镉柱还原法、紫外光度法和离子色谱法。,22,二、亚硝酸盐氮的测定,见P95 1.原理 2.消除干扰 3. 试剂的配制 4.测定亚硝酸盐氮 5.测定亚硝酸盐氮的有关计算,23,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,(又叫重氮化偶合分光光度法 ) 分光光度法的方法名称一般用显色剂的名称命名 1.原理 在pH值1.7以下，水中亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺发生重 氮化反应，再与盐酸N-（1-萘基）乙烯二胺（又叫盐 酸萘乙二胺）产生偶合反应，生成紫红色的偶氮染料， 比色定量。,24,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,2.消除干扰 有些金属离子如铁、铅、汞、银等含量较高时， 在测定中会产生沉淀，二价铜离子能催化分解重 氮盐而产生干扰，必要时可加入适量EDTA，使其 与上述金属离子形成配合物来消除干扰；若水样 浑浊或色度较大，可加入氢氧化铝悬浮液，利用 混凝沉淀的原理消除干扰。,25,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,3. 试剂 （1）实验用水均为无亚硝酸盐水。无亚硝酸盐水 于纯水中加入少许高锰酸钾晶体，使呈红色，再加氢氧化钠，使呈碱性，置于全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去50ml初馏液，收集中间70%部分。 （2）0.05mol/L(1/5KMnO4)高锰酸钾溶液 称取高锰酸钾1.6g，溶于1.2L无亚硝酸盐水中，煮沸30min，使体积减少至1L左右，放置过夜，用G3型玻砂漏斗过滤，滤液贮于棕色瓶中保存。 （3）0.0500mol/L（1/2Na2C2O4）草酸钠标准溶液 称取经105干燥2h的草酸钠3. 3500g，溶于无亚硝酸盐水中，并定容于1L容量瓶中。,26,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,（4）亚硝酸盐氮标准储备液 准确称取亚硝酸钠(NaNO2)1.2321g，溶于无亚硝酸盐水中，并稀释至1L，加入氯仿1ml，其亚硝酸盐氮的浓度为（NO2-N，）0.25 mg/ml 。 （5）亚硝酸盐氮标准应用溶液 临用前，将上述贮备溶液用无亚硝酸盐水稀释成1ml含0.1gNO2-N的标准溶液（先稀释成1ml含50.0gNO2-N的中间溶液）。 （6）对氨基苯磺酰胺溶液 称取对氨基苯磺酰胺5g，溶于350ml 1+6盐酸溶液中，用无亚硝酸盐水稀释至500ml，此溶液可稳定数月。,27,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,（7）盐酸N-（1-萘基）乙烯二胺溶液 称取0.5g盐酸N-（1-萘基）乙烯二胺，溶于500 ml无亚硝酸盐水中，贮于棕色瓶内，于冰箱内保存，可稳定数周。如变为深棕色，则应重配，本试剂有毒，避免与皮肤接触或吸入体内。 （8）氢氧化铝悬浮液 称取化学纯硫酸铝钾KAl(SO4) 212H2O125g,或硫酸铝铵NH4Al(SO4) 212H2O 125g, 溶于1L无亚硝酸盐水中。加热至60，缓缓加入浓氨水55ml，使成氢氧化铝沉淀。充分搅拌后静置，弃去上清液，反复用无亚硝酸盐水洗涤沉淀至倾出液无Cl（用硝酸银检查）为止，最后加入无亚硝酸盐水30ml,使成悬浮液。使用前振荡均匀。 （9）磷酸,28,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,4.测定亚硝酸盐氮 （1）取水样（或经处理后的水样）50.0ml，置于50ml比色管中。 （2）另取50ml比色管5-7支，分别加入亚硝酸盐氮标准应用溶液0ml、0.50ml、1.00ml、2.50ml、5.00ml、7.50ml和12.50ml，加无亚硝酸盐水至50ml标线。 （3）向水样及标准管中分别加入对氨基苯磺酰胺溶液1.0ml，摇匀后，放置2min8min。加入盐酸N-（1-萘基）乙烯二胺溶液1.0ml，立即混匀，静置10min。,29,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,（4）显色后，在2h内于波长540nm处，用1cm比色皿，以无亚硝酸盐水为参比，测量吸光度。若亚硝酸盐氮浓度低于4g/L时，用3 cm比色皿。,（5）若水样经处理，则以无亚硝酸盐水代替水样，作全程序空白测定。 （6）绘制亚硝酸盐氮含量（g）对吸光度(A)的校准曲线。 将水样的吸光度减去空白的吸光度，再从校准曲线上查出亚硝酸盐氮含量(g)。,31,N-（1-萘基）乙烯二胺分光光度法,用表格概括如下表：见后,32,标准系列空白,33,比色定量 在波长540nm处，用1cm比色皿，以溶剂调零，测量吸光度，记录吸光度值。,34,注意： 1. 样品的测定和标准系列的测定应同时进行，以尽量保证实验条件的一致性。 2. 盐酸萘乙二胺有毒，勿将比色液弄在手上。,35,方法灵敏度和检测上限： 本法最低检出量为0.05gNO2-N，若取50ml水样测定，则最低检出浓度为0.001mg/L，测定上限为0.20mg/L。,36,5.测定亚硝酸盐氮的有关计算,（1）配制标准溶液的计算 （2）水样中被测物质含量的计算 1）绘制标准曲线的方法 2）用最小二乘法公式求回归方程的方法 用公式计算的方法 用计算器计算的方法 （3）是水样亚硝酸盐氮(N,mg/L) 的计算,37,5.测定亚硝酸盐氮的有关计算,（1）配制标准溶液的计算 已知重量和配制的体积，求浓度是多少？ 这里有一个考点，即对亚硝酸盐氮的概念的理解。亚硝酸钠(NaNO2)的分子量为69，其中N的量为14。不是NO2的量，也不是NaNO2的量。 例如：亚硝酸盐氮标准贮备溶液的配制。 称取亚硝酸钠(NaNO2)1.2321g，溶于无亚硝酸盐水中，并稀释至1L，加入氯仿1ml，其亚硝酸盐氮的浓度 （N， mg/ml ）为多少？,38,亚硝酸钠中的“N”的量 设1.2321g亚硝酸钠中的N的量为X， 则 求亚硝酸盐氮的浓度（ mg/ml ）为多少？ 0.25g 1000ml=0.25mg/ml,39,5.测定亚硝酸盐氮的有关计算,已知浓度和体积，求亚硝酸钠的准确称量的计算 这里有两个考点： 亚硝酸盐氮的概念。 准确称量的概念。 例如：欲配 0.50mg/ml的亚硝酸盐氮的标准溶液500ml，应准确称取多少克亚硝酸钠(NaNO2)？ 计算方法如下： 0.5500=250mg =0.25g（ NO2-N ）。,40,学而时习之 1、欲配 1.0mg/ml的亚硝酸盐氮的标准溶液500.00ml，应准确称取多少克亚硝酸钠(NaNO2)？ Na=23，N=14，O=16 即应准确称取0.2464克亚硝酸钠。计算数据一定要书写至小数点后第四位。,41,学而时习之 2、 称取亚硝酸钠(NaNO2)1.5821，溶于无亚硝酸盐水中，并稀释至1L，加入氯仿1ml，此溶液1ml含亚硝酸盐氮为多少mg？ 计算方法如下： 设1.5821g亚硝酸钠中的N的量为X，则 0.32g 1000ml=0.32mg/ml,42,（2）水样中被测物质含量的计算 1）标准曲线法 用查图图算的方法计算水样中被测物质含量及其注意事项,43,亚硝酸盐氮含量（g）,吸 光 度 (A),正确的绘制方法,44,亚硝酸盐氮含量（g）,吸 光 度 (A),45,亚硝酸盐氮含量（g）,吸 光 度 (A),46,2）最小二乘法 计算回归方程的方法, 用公式计算的方法 即用最小二乘法公式计算出直线回归方程 （=a+bx）中的a值（直线在Y轴的截距）和b值（直线的斜率或称回归系数）。 a值、b值计算出来了，这条直线也就确定了。但要注意公式=a+bx中的概念，为响应值的估计值，表示从回归方程式计算出来的值，以区别于实测值Y。,47,例如：用新铜试剂法测定水中铜的含量，配一标准系列测得吸光度如下：试用计算法拟合标准曲线。 表1：新铜试剂法测定水中铜含量和吸光度原始数据,48,表2：新铜试剂法测定水中铜的含量相关系数及回归方程计算表,解: 列表计算x、y、x2、y2、xy,49,计算a值、b值,50,即：新铜试剂法测定水中铜的含量，铜含量的标准系列及对应吸光度的直线回归方程为： = 0.011 + 0.715 X,51,计算标准曲线的相关系数 计算相关系数(r)公式