水體自凈程度的指標

1、實驗二 水體自凈程度的指標一、 實驗目的1. 掌握測定三氮的基本原理和方法。2. 解測定三氮對環(huán)境化學研究的作用和意義。 二、 儀器玻璃蒸餾裝置、 pH計、恒溫水浴、分光光度計、 電爐：220V/1KW、比色管：50mL、陶瓷蒸發(fā)皿：100或200mL、移液管：1mL、2mL、5mL、容量瓶：250mL。三、實驗步驟（一）氨氮的測定納氏試劑比色法1. 原理氨與納氏試劑反應可生成黃色的絡合物，其色度與氨的含量成正比，可在425nm波長下比色測定，檢出限為0.02g/mL。如水樣污染嚴重，需在pH為7.4的磷酸鹽緩沖溶液中預蒸餾分離。2. 試劑(1) 不含氨的蒸餾水：水樣稀釋及試劑配制均用無氨蒸餾

2、水。配制方法包括蒸餾法（每升蒸餾水中加入0.1mL濃硫酸，進行重蒸餾，流出物接受于玻璃容器中）和離子交換法（讓蒸餾水通過強酸型陽離子交換樹脂來制備較大量的無氨水）。(2) 磷酸鹽緩沖溶液（pH為7.4）：稱14.3g 磷酸二氫鉀和68.8g磷酸氫二鉀，溶于水中并稀釋至1L。配制后用pH計測定其pH值，并用磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀調(diào)至pH為7.4。(3) 吸收液：2%硼酸或0.01mol/L 硫酸。 2%硼酸溶液：溶解20g硼酸于水中，稀釋至1L。 0.01mol/L硫酸：量取20mL0.5mol/L的硫酸，用水稀釋至1L。(4) 納氏試劑：稱取5g碘化鉀，溶于5mL水中，分別加入少量氯化汞（Hg

3、Cl2）溶液（2.5gHgCl2溶于40mL水中，必要時可微熱溶解），不斷攪拌至微有朱紅色沉淀為止。冷卻后加入氫氧化鉀溶液（15g氫氧化鉀溶于30mL水中），充分冷卻，加水稀釋至100mL。靜置一天，取上層清液貯于塑料瓶中，蓋緊瓶蓋，可保存數(shù)月。(5) 酒石酸鉀鈉溶液：稱取50g 酒石酸鉀鈉（KNaC4H4O6·4H2O）溶于水中，加熱煮沸以驅(qū)除氨，冷卻后稀釋至100mL。(6) 氨標準溶液：稱取3.819 g無水氯化銨（NH4Cl）（預先在100干燥至衡重），溶于水中，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，稀釋至刻度，即配得1.00mgNH3-N/mL 的標準儲備液。取此溶液10.00mL稀釋

4、至1000mL，即為10g NH3-N/mL的標準溶液。3. 步驟 (1) 水樣蒸餾：為保證蒸餾裝置不含氨，須先在蒸餾瓶中加200mL無氨水，加10mL磷酸鹽緩沖溶液、幾粒玻璃珠，加熱蒸餾至流出液中不含氨為止（用納氏試劑檢驗），冷卻。然后將此蒸餾瓶中的蒸餾液傾出（但仍留下玻璃珠），量取水樣200mL，放入此蒸餾瓶中（如預先試驗水樣含氨量較大，則取適量的水樣，用無氨水稀釋至200mL，然后加入10mL磷酸鹽緩沖液）。另準備一只250mL的容量瓶，移入50 mL吸收液（吸收液為0.01 mol/L硫酸或2%硼酸溶液），然后將導管末端浸入吸收液中，加熱蒸餾，蒸餾速度為每分鐘68mL，至少收集150m

5、L餾出液，蒸餾至最后12min時，把容量瓶放低，使吸收液的液面脫離冷凝管出口，再蒸餾幾分鐘以洗凈冷凝管和導管，用無氨水稀釋至250mL，混勻，以備比色測定。（較清潔水樣可直接測定，如水樣受污染一般按下列步驟進行。）(2) 測定：如為較清潔的水樣，直接取50mL澄清水樣置于50mL比色管中。一般水樣則取用上述方法蒸餾出的水樣50mL，置于50mL比色管中。若氨氮含量太高可酌情取適量水樣用無氨水稀釋至50mL。另取8支50mL比色管，分別加入銨標準溶液（含氨氮10g/mL）0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、10.00mL，加無氨水稀釋至刻度。在上述各比色管中，分

6、別加入1.0mL酒石酸鉀鈉，搖勻，再加1.5mL納氏試劑，搖勻放置10min，用1cm比色管，在波長425nm處，以試劑空白為參比測定吸光度，繪制標準曲線，并從標準曲線上查得水樣中氨氮的含量（g/mL）。 （二）亞硝酸鹽氮的測定鹽酸萘乙二胺比色法1. 原理在pH 2.02.5時，水中亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸生成重氮鹽，再與鹽酸萘乙二胺偶聯(lián)生成紅色染料，最大吸收波長為543nm，其色度深淺與亞硝酸鹽含量成正比，可用比色法測定，檢出限為0.005g/mL，測定上限為0.1g/mL。2. 試劑：(1) 不含亞硝酸鹽的蒸餾水：蒸餾水中加入少量高錳酸鉀晶體，使呈紅色，再加氫氧化鋇（或氫氧化鈣），使呈堿性，

7、重蒸餾。棄去50mL初餾液，收集中間70%的無錳部分。也可于每升蒸餾水中加入1mL濃硫酸和0.2mL硫酸錳溶液（每100mL蒸餾水中含有36.4g MnSO4·H2O），及13mL0.04%高錳酸鉀溶液使呈紅色，然后重蒸餾。(2) 亞硝酸鹽標準儲備液：稱取1.232g 亞硝酸鈉溶于水中，加入1mL氯仿，稀釋至1000mL 。此溶液每毫升含亞硝酸鹽氮約為0.25mg。由于亞硝酸鹽氮在濕空氣中易被氧化，所以儲備液需標定。標定方法：吸取50.00mL 0.050mol/L高錳酸鉀溶液，加5mL濃硫酸及50.00mL亞硝酸鈉儲備液于300mL具塞錐型瓶中（加亞硝酸鈉貯備液時需將吸管插入高錳酸

8、鉀溶液液面以下）混合均勻，置于水浴中加熱至7080，按每次10.00mL的量加入足夠的0.050 mol/L草酸鈉標準溶液，使高錳酸鉀溶液褪色并過量，記錄草酸鈉標準溶液用量（V2）；再高錳酸鉀溶液滴定過量的草酸鈉到溶液呈微紅色，記錄高錳酸鉀溶液用量（V1）。用50mL不含亞硝酸鹽的水代替亞硝酸鈉貯備液，如上操作,用草酸鈉標準溶液標定高錳酸鉀溶的濃度，按下式計算高錳酸鉀溶液濃度（mol/L）：1/5KMnO4=0.0500*V4/V3按下式計算亞硝酸鹽氮標準儲備液的濃度：亞硝酸鹽氮=(V1*1/5KMnO4-0.0500*V2)*7.00*1000/50.00式中，1/5KMnO4是經(jīng)標定的高錳

9、酸鉀標準溶液的濃度，mol/L；V1是滴定標準儲備液時，加入高錳酸鉀標準溶液總量，mL；V2是滴定亞硝酸鹽氮標準儲備液時，加入草酸鈉標準溶液總量，mL；V3是滴定水時，加入高錳酸鉀標準溶液總量，mL；V4是滴定水時，加入草酸鈉標準溶液總量，mL；7.00是亞硝酸鹽氮（1/2 N）的摩爾質(zhì)量，g/mol；50.00是亞硝酸鹽標準儲備液取用量，mL；0.0500是草酸鈉標準溶液濃度（1/2 Na2C2O4，0.0500mol/L）。(3) 亞硝酸鹽使用液：臨用時將標準貯備液配制成每毫升含1.0g的亞硝酸鹽氮的標準使用液。(4) 草酸鈉標準溶液（1/2 Na2C2O4，0.0500mol/L）：稱取

10、3.350g 經(jīng)105干燥2h的優(yōu)級純無水草酸鈉溶于水中，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中加水稀釋至刻度。(5) 高錳酸鉀溶液（1/5KMnO4，0.050mol/L）：溶解1.6 g 高錳酸鉀于約1.2L水中，煮沸0.5h至1h，使體積減小至1000mL左右，放置過夜，用G3號熔結(jié)玻璃漏斗過濾后，濾液貯于棕色試劑瓶中，用上述草酸鈉標準溶液標定其準確濃度。(6) 氫氧化鋁懸浮液：溶解125g硫酸鋁鉀KAl(SO4)2·12H2O或硫酸鋁銨NH4Al (SO4)2·12H2O于1 L水中，加熱到60，在不斷攪拌下慢慢加入55mL濃氨水，放置約1h，轉(zhuǎn)入試劑瓶內(nèi)，用水反復洗滌沉淀，至洗

11、液中不含氨、氯化物、硝酸鹽和亞硝酸鹽為止。澄清后，把上層清液盡量全部傾出，只留濃的懸浮物，最后加100mL水。使用前應振蕩均勻。(7) 鹽酸萘乙二胺顯色劑：50mL冰醋酸與900mL水混合，加入5.0g對氨基苯磺酸，加熱使其全部溶解，再加入0.05g鹽酸萘乙二胺，攪拌溶解后用水稀釋至1L。溶液無色，貯存于棕色瓶中，在冰箱中保存可穩(wěn)定一個月（當有顏色時應重新配制）。3. 步驟(1) 水樣如有顏色和懸浮物，可在每100mL水樣中加入2mL 氫氧化鋁懸浮液，攪拌后，靜置過濾，棄去25mL初濾液(上?下？)。(2) 取50.00mL澄清水樣于50mL比色管中（如亞硝酸鹽氮含量高，可酌情少取水樣，用無亞

12、硝酸鹽蒸餾水稀釋至刻度）。(3) 取7支50mL比色管，分別加入含亞硝酸鹽氮1g/mL的標準溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL，用水稀釋至刻度。(4) 在上述各比色管中分別加入2mL顯色劑，20 min后在540nm處，用2cm比色皿，以試劑空白作參比測定其吸光度，繪制標準曲線。從標準曲線上查得水樣中亞硝酸鹽氮的含量（g/mL）。（三）硝酸鹽氮的測定二磺酸酚比色法1原理濃硫酸與酚作用生成二磺酸酚，在無水條件下二磺酸酚與硝酸鹽作用生成二磺酸硝基酚，二磺酸硝基酚在堿性溶液中發(fā)生分子重排生成黃色化合物，最大吸收波長在410nm處，利用其色度和硝酸鹽含量成正比

13、，可進行比色測定。少量的氯化物即能引起硝酸鹽的損失，使結(jié)果偏低?？杉恿蛩徙y，使其形成氯化銀沉淀，過濾去除，以消除氯化物的干擾，（允許氯離子存在的最高濃度為10g/mL，超過此濃度就要干擾測定）。亞硝酸鹽氮含量超過0.2 g/mL時，將使結(jié)果偏高，可用高錳酸鉀將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，再從測定結(jié)果中減去亞硝酸鹽的含量。本法的檢出限為0.02g/mL硝酸鹽氮，檢測上限為2.0g/mL。2試劑(1) 二磺酸酚試劑：稱取15g精制苯酚，置于250mL三角燒瓶中，加入100mL濃硫酸，瓶上放一個漏斗，置沸水浴內(nèi)加熱6h，試劑應為淺棕色稠液，保存于棕色瓶內(nèi)。(2) 硝酸鹽標準儲備液：稱取0.7218g分析純

14、硝酸鉀（經(jīng)105烘4 h），溶于水中，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。此溶液含硝酸鹽氮100g/mL。如加入2mL氯仿保存，溶液可穩(wěn)定半年以上。(3) 硝酸鹽標準溶液：準確移取100mL硝酸鹽標準儲備液，置于蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干，然后加入4.0mL二磺酸酚，用玻棒磨擦蒸發(fā)皿內(nèi)壁，靜置10min，加入少量蒸餾水，移入500mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至標線，即為20gNO3-N/mL 的標準溶液(相當于88.54g NO3-)。(4) 硫酸銀溶液：稱取4.4g硫酸銀，溶于水中，稀釋至1L，于棕色瓶中避光保存。此溶液1.0mL相當于1.0mg 氯（Cl-）。(5) 高錳酸鉀溶液（1/5K

15、MnO4，0.100 mol/L）：稱取0.3g高錳酸鉀，溶于蒸餾水中，并稀釋至1L。(6) 乙二胺四乙酸二鈉溶液：稱取50g乙二胺四乙酸二鈉，用20mL蒸餾水調(diào)成糊狀，然后加入60mL濃氨水，充分混合，使之溶解。(7) 碳酸鈉溶液（1/2Na2CO3，0.100mol/L）：稱取5.3g無水碳酸鈉，溶于1L水中。實驗用水預先要加高錳酸鉀重蒸餾，或用去離子水。3. 步驟(1) 標準曲線的繪制：分別吸取硝酸鹽氮標準溶液0.00、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、4.00mL50mL比色管中，加入1.0mL二磺酸酚，加入3.0mL濃氨水，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。用1mL比色皿，以

16、試劑空白作參比，于波長410nm處測定吸光度，繪制標準曲線。(2) 樣品的測定脫色：污染嚴重或色澤較深的水樣（即色度超過10度），可在100mL水樣中加入2mL Al(OH)3懸浮液。搖勻后，靜置數(shù)分鐘，澄清后過濾，棄去最初濾出的部分溶液（510mL）。除去氯離子：先用硝酸銀滴定水樣中的氯離子含量，據(jù)此加入相當量的硫酸銀溶液。當氯離子含量小于50mg/L時，加入固體硫酸銀。1mg氯離子可與4.4 mg硫酸銀作用。取50mL水樣，加入一定量的硫酸銀溶液或硫酸銀固體，充分攪拌后。再通過離心或過濾除去氯化銀沉淀，濾液轉(zhuǎn)移至100mL的容量瓶中定容至刻度；也可在80水浴中加熱水樣，搖動三角燒瓶，使氯化

17、銀沉淀凝聚，冷卻后用多層慢速濾紙過濾至100mL容量瓶，定容至刻度?？鄢齺喯跛猁}氮影響：如水樣中亞硝酸鹽氮含量超過0.2mg/L，可事先將其氧化為硝酸鹽氮。具體方法如下：在已除氯離子的100mL容量瓶中加入1mL 0.5mol/L硫酸溶液，混合均勻后滴加0.100mol/L高錳酸鉀溶液，至淡紅色出現(xiàn)并保持15min不褪為止，以使亞硝酸鹽完全轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，最后從測定結(jié)果中減去亞硝酸鹽含量。測定：吸取上述經(jīng)處理的水樣50.00mL（如硝酸鹽氮含量較高可酌量減少）至蒸發(fā)皿內(nèi)，如有必要可用0.100mol/L碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)水樣pH至中性（pH 78），置于水浴中蒸干。取下蒸發(fā)皿，加入1.0mL二磺酸酚

18、，用玻棒研磨，使試劑與蒸發(fā)皿內(nèi)殘渣充分接觸，靜止10min，加入少量蒸餾水，攪勻，濾入50mL比色管中，加入3毫升濃氨水（使溶液明顯呈堿性）。如有沉淀可滴加EDTA溶液，使水樣變清，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，測定吸光度。根據(jù)標準曲線，計算出水樣中硝酸鹽氮的含量(g/mL)。四、數(shù)據(jù)處理繪制NH3-N、NO2-N、NO3-N的濃度與吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線和樣品吸光度，計算水樣中“三氮”的含量；并比較水樣中“三氮”的含量，評價水體的自凈程度。五、思考題1. 如何通過測定三氮的含量來評價水體的“自凈”程度？如水體中僅含有NO3-N，而NH4+和NO2-未檢出，說明水體“自凈”作用進行到什么階段？如水體中既有大量NH3-N，又有大量NO3-N，水體污染和“自凈”狀況又如何？答：根據(jù)水體中氨氮,亞硝酸鹽氮,硝酸鹽氮含量的變化規(guī)律進行綜合分析,可掌握有機污染的自凈過程,判斷水質(zhì)的安全程度.如硝酸鹽檢出高,而氨氮,亞硝酸鹽氮的濃度不高時,表明生活性污染已久,自