海洋科學畢業(yè)論文納氏比色法的改進—受污染海水中的氨氮測定

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　納氏比色法的改進—受污染海水中的氨氮測定</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 海洋科學 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目 錄</

3、b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　2 研究的目的及意義2</p><p><b>　　3 實驗內(nèi)容3</b>

4、</p><p>　　3.1 實驗項目3</p><p>　　4 實驗材料與方法4</p><p>　　4.1 實驗材料4</p><p>　　4.1.1 實驗儀器4</p><p>　　4.1.2 實驗試劑4</p><p>　　4.2 實驗方法4</p>

5、<p>　　4.2.1 實驗方法4</p><p>　　4.2.2 注意事項4</p><p>　　4.2.3 測定波長的選擇4</p><p>　　4.2.4 納氏試劑的用量選擇4</p><p>　　4.2.5 掩蔽劑4</p><p>　　5 結(jié)果與討論6</p>

6、<p>　　5.1 聚乙烯醇（PVA）6</p><p>　　5.1.1 聚乙烯醇（PVA）性質(zhì)6</p><p>　　5.1.2 當濃度分別為5%，10%，15%的PVA溶液加入對測量的影響。6</p><p>　　5.2 當PVA為15%8</p><p>　　5.2.1 故我們在當PVA為15%時進行第二輪

7、實驗，分別配置成當加入PVA為15% 時的2份溶液，每份溶液進行5次測量。8</p><p><b>　　6 小結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　附譯文14</b></p><p><b>　　致

8、 謝20</b></p><p>　　附 錄...........................................................................................................................21</p><p>　　[摘要] 氨氮濃度是水質(zhì)分析中非常重要的指標之一，氨氮濃度

9、監(jiān)測是海水水質(zhì)分析必不可少的常規(guī)項目。目前，海水的氨氮測定常采用靛酚藍法、次溴酸鈉（次氯酸鈉）氧化法。這些方法在海水測定領(lǐng)域得到了廣泛的應用。但是，其局限性是只能測定常規(guī)的海水水樣，對于受污染較重、氨氮濃度較高的海水水體測定會受到限制。污水氨氮的測定普遍使用納氏比色法，但是在測定海水樣品時會產(chǎn)生沉淀而影響測定結(jié)果。但是，這個問題可以通過改進方法得到改善或者解決。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 氨氮；PVA；納

10、試試劑</p><p>　　[Abstract]：The ammonia concentration, as one of the most important indexs, should be meausred for quality analysis of seawater. at present, there are many common meausurement methods including i

11、ndophenol blue method sodium bromide oxidation times, which have been widely used in the field of analysis of seawater. however, the scope of these methods above is limited to the ordinary seawater samples and they are f

12、ruitless for the highly polluted seawater which contains a high concentration of ammon</p><p>　　[Key words]：Ammonia; PVA; Satisfied that the test reagent</p><p><b>　　1前言</b></p>

13、;<p>　　隨著世界對海洋的不斷開發(fā)，海水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物，某些工業(yè)廢水，如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等，以及農(nóng)田排水。此外，在無氧環(huán)境中，水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用，還原為氨。在有氧環(huán)境中，水中氨亦可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，甚至繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。測定水中各種形態(tài)的氮化合物，有助于評價水體被污染和自凈狀況。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量高時會導致魚類死亡。水體中的氨氮是指以

14、氨(NH3)或銨(NH4＋)離子形式存在的化合氨。氨氮是各類型氮中危害影響最大的一種形態(tài)，是水體受到污染的標志，其對水生態(tài)環(huán)境的危害表現(xiàn)在多個方面。與COD一樣，氨氮也是水體中的主要耗氧污染物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水體發(fā)黑發(fā)臭。氨氮中的非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，對水生生物有較大的毒害，其毒性比銨鹽大幾十倍。在氧氣充足的情況下，氨氮可被微生物氧化為亞硝酸鹽氮，進而分解為硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮與蛋白質(zhì)結(jié)合生成亞硝胺，具

15、有致癌和致畸作用。同時氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可為藻類生長提供營養(yǎng)源，增加水體富營養(yǎng)化發(fā)生的幾率。 氨氮是總氮在自然水體中的存在形式之一，控制氨氮</p><p>　　十一五期間, 我國把減排二氧化硫和化學需氧量作為約束性目標。然而, 近幾年重點污染源考核結(jié)果及地表水監(jiān)測結(jié)果表明, 氨氮超標現(xiàn)象仍較嚴重。所以認清氨氮的來源, 了解其危害,準確測試其含量, 并采取有效的處理措施成為保護水環(huán)境不被氨氮污染的必要環(huán)節(jié)

16、。水中氨氮主要來源于生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物, 焦化、合成氨等工業(yè)廢水, 以及農(nóng)田排水等。生活污水中平均含氮量每人每年可達2. 5 kg~ 4. 5 kg, 雨水徑流以及農(nóng)用化肥的流失也是氮的重要來源。另外, 氨氮還來自鋼鐵、石化、焦化、合成氨、發(fā)電、水泥等化工廠向環(huán)境中排放工業(yè)廢水、含氨的氣體、粉塵和煙霧; 隨著人民生活水平的不斷提高, 私家車也越來越多,大量的自用轎車和各種型號的貨車等交通工具也向環(huán)境空氣排放一定量

17、含氨的汽車尾氣。這些氣體中的氨溶于水中, 形成氨氮，極大的影響環(huán)境質(zhì)量。</p><p><b>　　2研究目的及意義</b></p><p>　　氨氮對人體健康的影響。氮在自然環(huán)境中會進行氨的硝化過程, 即有機物的生物分解轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié), 氨化作用將復雜有機物轉(zhuǎn)換為氨氮, 速度較快; 硝化作用是在亞硝化菌、硝化菌作用下, 在好氧條件下, 將氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽; 反

18、硝化作用是在外界提供有機碳源情況下, 由反硝化菌把硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣。氨氮在水體中硝化作用的產(chǎn)物硝酸鹽和亞硝酸鹽對飲用水有很大危害。硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度高的飲用水可能對人體造成兩種健康危害, 長期飲用對身體極為不利, 即誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥和產(chǎn)生致癌的亞硝胺。硝酸鹽在胃腸道細菌作用下, 可還原成亞硝酸鹽, 亞硝酸鹽可與血紅蛋白結(jié)合形成高鐵血紅蛋白, 造成缺氧。對生態(tài)環(huán)境的影響。氨氮對水生物起危害作用的主要是游離氨, 其毒性比銨鹽大

19、幾十倍, 并隨堿性的增強而增大。氨氮毒性與池水的pH 值及水溫有密切關(guān)系, 一般情況, pH值及水溫愈高, 毒性愈強, 對魚的危害類似于亞硝酸鹽。魚類對水中氨氮比較敏感, 有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害為:攝食降低, 生長減慢; 組織損傷, 降低氧在組織間的輸送; 魚和蝦均需要與水體進行離子交換( 鈉, 鈣等) , 氨氮過高會增加鰓</p><p><b>　　3實驗內(nèi)容</b><

20、/p><p><b>　　3.1實驗項目</b></p><p>　　納氏試劑比色法: 其原理是以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成黃棕色絡(luò)合物, 該絡(luò)合物的色度與氨氮的含量成正比。具有操作簡便, 靈敏度高等優(yōu)點, 但水體中的鈣、鎂和鐵、錳等金屬離子、硫化物、醛和酮類、顏色以及渾濁等對測定均產(chǎn)生干擾, 需要做相應的預處理, 而且納氏試劑的毒性大。聚乙烯醇

21、（PVA）對測定海水中氨氮的影響，在用納氏比色法測定海水中氨氮的含量時，加入聚乙烯醇（PVA），通過實驗實現(xiàn)納氏比色法在受污染海水中對氨氮的測定。在實驗過程中通過在海水樣品測定時加入合適的掩蔽劑，觀察其變化。</p><p>　　解決在測定海水樣品時會產(chǎn)生沉淀而影響測定的問題通過在海水樣品測定時加入合適的掩蔽劑，消除比色反應時產(chǎn)生的沉淀，使得樣品呈現(xiàn)透明的狀態(tài)。使得工作曲線達到0.999以上。</p>

22、<p><b>　　4實驗材料與方法</b></p><p><b>　　4.1 實驗材料</b></p><p><b>　　4.1.1實驗儀器</b></p><p>　　722分光光度計，電子天平，燒杯，比色管，容量瓶，移液管，錐形瓶，玻璃棒，電磁爐。</p><

23、;p>　　4.1.2 實驗試劑</p><p>　　標準貯備液（濃度為1000mg/L）：準確稱取3.8190g，經(jīng)105-110℃干燥2h的NH4Cl溶解定容至1000ml。</p><p>　　標準使用液（濃度為10mg/L)：移取標準貯備液2.0ml與200容量瓶中，定容。</p><p>　　納氏試劑：16gNaOH溶于50ml水，冷卻至室溫。將7gK

24、I和10gHgI2溶于水，緩緩加入NaOH溶液，稀釋至100mL。暗處靜置24h，傾出上清液使用。</p><p>　　酒石酸鉀鈉溶液：50g酒石酸鉀鈉（KNaC4H4O6·4H2O)溶于100mL水中，加熱煮沸以除氨。冷卻，稀釋至100mL（注：現(xiàn)用現(xiàn)配）。某些市售的酒石酸鉀鈉試劑銨鹽含量較大,按國標方法單靠加熱并不能完全除去銨鹽,加適量的氫氧化鈉,煮沸蒸發(fā)至一半的方法能有效驅(qū)除氨。</p>

25、;<p>　　聚乙烯醇（PVA）：配制出濃度分別為5%，10%，15%的PVA溶液。</p><p><b>　　4.2 實驗方法</b></p><p>　　4.2.1 實驗方法</p><p>　　分別吸取標準使用液0.0，0.5，1.0，3.0，5.0，7.0，10.0mL于50mL比色管中，定容。加入1mLPVA溶液，加入

26、酒石酸鉀鈉溶液1.0mL混勻，然后加入1.0mL納氏試劑，搖勻。10min后在420nm處，以蒸餾水為參比，使用20nm比色皿測吸光度。將測得的吸光度值與對應的濃度（0.00，0.10，0.20，0.60，1.00，1.40，2.00mg/L)做圖，得到標準曲線。</p><p>　　4.2.2 注意事項</p><p>　　1 應注意主要試劑性狀，選購合格試劑。</p>&

27、lt;p>　　2 試劑正確配制決定著方法靈敏度，特別要注意理解納氏試劑配制原理，正確掌握納氏試劑配制要領(lǐng)。</p><p>　　3 納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例，對顯色反應的靈敏度有較大影響。靜置后生成的沉淀應除去。</p><p>　　4 濾紙中常含痕量銨鹽，使用時注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應避免實驗室空氣中氨的沾污。</p><p>　　5 降低空白

28、實驗值可提高實驗精密度，對實驗用水，試劑空白和過濾濾紙要注意檢查。</p><p>　　6 反應條件，如溫度，時間，體系PH決定反應速度，反應平衡和反應生成物的穩(wěn)定性，應控制反應在最佳條件下進行。</p><p>　　7 水體中溶解態(tài)無機或有機物以及不溶態(tài)懸浮物對納氏試劑溶光度測定氨氮均有干擾，應根據(jù)不同情形選擇不同方法加以消除，特別應注意酒石酸鉀鈉掩蔽失效現(xiàn)象。</p>&

29、lt;p>　　8 對于超過檢測上限含量水樣的稀釋測定問題因事前，事后稀釋兩種方法相對誤差均滿足分析要求，對于大批量測定情況可采取事后稀釋測定。</p><p>　　4.2.3 測定波長的選擇</p><p>　　納氏試劑的碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應生成黃棕色膠態(tài)化合物，此顏色在較寬的波長內(nèi)具有強烈吸收，而且呈線性關(guān)系。考慮與HJ 535-2009[3]水質(zhì)氨氮的測定具有相同的測

30、定波長，故選用420nm作為測定波長。</p><p>　　4.2.4 納氏試劑的用量選擇</p><p>　　顯色劑納氏試劑的用量與水樣吸光度A 值有關(guān)，以鹽度35‰的海水為本底做實驗，試驗表明，在上述規(guī)定的測定條件下，加入不同體積的顯色劑，從實驗表觀現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，顯色劑加入量不足時，10min 后試管底部有淡紅棕色沉淀析出；顯色劑加入量太多時，又會造成溶液出現(xiàn)渾濁?？芍旓@色劑加入量為0

31、.8-1.2 之間，吸光度A 值變化不大，顯示趨于穩(wěn)定而且溶液清，故選用加入納氏試劑1.0mL。</p><p><b>　　4.2.5掩蔽劑</b></p><p>　　干擾物鈣、鎂離子掩蔽劑選擇與用量海水中鈣、鎂離子會對納氏法測定氨氮產(chǎn)生嚴重干擾，而且鹽度越高，鈣、鎂離子含量越大，干擾也越大。通常采用絮凝沉淀法或蒸餾預處理法將海水中的鈣、鎂離子除去，再用納氏法測定

32、氨氮。本文不采用費時、費力、繁瑣的以上兩種預處理方法，而是采用加聚乙烯醇（PVA）來掩蔽鈣、鎂離子，實現(xiàn)用納氏法對海水中氨氮的直接測定。具體原理是利用聚乙烯醇（PVA）能夠掩蔽鈣、鎂離子，而聚乙烯醇（PVA）在溶液中掩蔽鈣、鎂離子的能力又與聚乙烯醇（PVA）濃度有關(guān)。聚乙烯醇（PVA）濃度越高，掩蔽鈣、鎂離子能力也越明顯。但從實驗中發(fā)現(xiàn)，聚乙烯醇（PVA）濃度越高其狀態(tài)成固態(tài)，很難溶于水中，所以我們要在聚乙烯醇（PVA）濃度越高并能溶于

33、海水中，得出的最佳掩蔽劑用量。</p><p><b>　　5結(jié)果與討論</b></p><p>　　5.1聚乙烯醇（PVA）</p><p>　　5.1.1聚乙烯醇（PVA）性質(zhì)</p><p>　　聚乙烯醇（PVA）是一種分散劑，用作膠體保護，它不僅可以提高沉淀過程的重復性，而且可以加強晶核的形成作用而使顆粒變小。因

34、此，我們用其保護海水中的Ca2+、Mg2+等離子，以減少其對海水氨氮測定結(jié)果的影響。聚乙烯醇按不同的聚合度進行分類：聚乙烯醇低分子量的聚合物溶于冷水中，可制成20-30%溶液；高分子量聚合物僅能溶于熱水，可制成10—15%溶液，但冷后即凝結(jié)成凍膠。高聚合度聚稀乙醇n>1500；中聚合度聚乙烯醇800—1500；低聚合度聚乙烯醇500—800。本實驗采用的是高分子量聚合物。</p><p>　　5.1.2當濃

35、度分別為5%，10%，15%的PVA溶液加入對測量的影響。</p><p>　　表1. 實驗數(shù)據(jù)記錄表</p><p>　　Table1.Experimental data recording sheet</p><p>　　由以上圖表可知納氏比色法測定海水樣品的過程中，當PVA為5%時的濃度時R=0.9938，當PVA為10%時的濃度時R=0.9884，當PVA為

36、15%時的濃度時R=0.9960由上圖所示當當PVA為15%時的濃度時R=0.9960值獲得最佳的掩蔽劑投加量。</p><p>　　5.2當PVA為15%</p><p>　　5.2.1故我們在當PVA為15%時進行第二輪實驗，分別配置成當加入PVA為15%時的2份溶液，每份溶液進行5次測量。</p><p>　　表2. 實驗數(shù)據(jù)記錄表</p>&l

37、t;p>　　Table2.Experimental data recording sheet</p><p>　　第一組的R值都在0.999以上達到實驗預期效果。</p><p>　　表3. 實驗數(shù)據(jù)記錄表</p><p>　　Table3.Experimental data recording sheet</p><p>　　從以上的

38、圖中可知通過在海水樣品測定時加入合適的掩蔽劑，消除比色反應時產(chǎn)生的沉淀，使得樣品呈現(xiàn)透明的狀態(tài)，使得工作曲線達到0.999以上。</p><p><b>　　6小結(jié)</b></p><p>　　從水環(huán)境質(zhì)量角度來看, 氨氮污染已經(jīng)成為全國性的污染問題, 氨氮超標嚴重影響水體質(zhì)量, 了解氨氮的主要來源與危害, 準確檢測出水體中氨氮的含量, 并采用合理有效的措施對高氨氮水

39、質(zhì)進行處理, 改善水體環(huán)境、減少氨氮超標對人類及水生生物的影響有著重要意義。以前海水污染程度低，氨氮的含量低，如今海水污染嚴重，氨氮含量高，用此方法更能準確的測出海水中氨氮。</p><p>　　納氏比色法測定氨氮，本文采用添加聚乙烯醇（PVA）作為鈣鎂離子掩蔽劑消除干擾，這樣，改良的納氏比色法就可直接應用于海水中氨氮的測定。實驗證明，本方法操作簡便、快捷，具有靈敏度高，重現(xiàn)性好，顯色速度快且方法穩(wěn)定的特點。&l

40、t;/p><p>　　從而，提高檢測結(jié)果的準確度，有利于樣品的批量檢測，值得在基層實驗室推廣。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊玉珍,王婷,馬文鵬,等. 水環(huán)境中氨氮危害和分析方法及常用處理工藝[J].山西建筑，2010,36(20):356。</p><p>　　[2] 鄭京平.

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