аммонийный

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет

Географический факультет

Кафедра географической экологии

Методика выполнения измерения концентрации аммонийного азота фотометрическим методом

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 8

к спецкурсу «Прикладная геоэкология»

Минск

2007

Аммонийный азот

Формы азота, присутствующие в природных водах, разноообразны. Это газообразная молекулярная, различные растворенные и взвешенные, минеральные и органические соединения. Во взвешенном состоянии элемент входит в состав детрита и живых организмов, адсорбирован на коллоидных взвесях. Газообразная молекулярная форма азота в гидросфере, как и в других сферах, инертна. Однако, несмотря на это, азот участвует в гидрохимических процессах, косвенно являясь «первопричиной» возникновения в воде ионов аммония, нитратов, нитритов. Генезис соединений азота в водах тот же, что и в почве: превращение органического вещества, содержащего белок, при участии микроорганизмов и ферментов, а также хемосинтез.

Источники. Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано, главным образом, с процессами биохимической деградации белковых веществ, разложения мочевины и пр. Увеличение концентрации ионов аммония наблюдается поэтому в периоды отмирания водных организмов, особенно в зонах их скопления; в придонном слое водоема, в слоях повышенной плотности фито-и бактериопланктона. Значительные их количества поступают с поверхностным стоком, а также с атмосферными осадками. Естественными источниками аммиака служат также прижизненные выделения. Ионы аммония в некоторых случаях могут образоваться в результате анаэробных процессов восстановления нитритов и нитратов. Высокие концентрации ионов аммония характерны для поступающих в водоемы бытовых сточных вод и промышленных стоков предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности.

Главными процессами, направленными на понижение концентрации ионов аммония, являются потребление их автотрофами- фотосинтетиками и нитрифицирующими микроорганизмами.

Содержание в поверхностных водах. Ионы аммония в поверхностных водах присутствуют почти всегда, но в небольших количествах. В незагрязненных поверхностных водах, характеризующихся высоким содержанием кислорода и величинами окислительно-восстановительного потенциала концентрация ионов аммония составляет сотые мгN/л. При переходе отолиготрофных к мезо-и эвтрофным водоемам абсолютная концентрация и доля ионов аммония в бюджете связанного азота возрастают. В подземных водах закрытых структур, где сильно подавлена деятельность нитрификаторов, концентрация ионов аммония может превышать 100 мг N/л.

Сезонные колебания концентрации ионов аммония характеризуются обычно понижением весной, в период интенсивной фотосинтетической деятельности фитопланктона и повышением летом при усилении процессов бактериального разложения органического вещества. В осенне-зимний период повышенное содержание ионов аммония связано с продолжающейся минерализацией органических веществ в условиях слабого потребления фитопланктоном.

В воде аммиак существует в аммонийной формt (NH₄⁺) и подвергается двухступенчатой реакции нитрификации. Обе ступени представляют собой реакции окисления и осуществляются с помощью автотрофных бактерий.

2 NH₄ + 3 O₂ 2H +2 +2H₂O

2 NO₂ +O₂ 2 NO₃

В целом реакция имеет вид: 2 NH₄⁺ NO₂⁼ NO₃^-

Конечным продуктом является нитрат-ион ( NO₃ ), т.е. та форма, в которой азот ассимилируется при образовании аминокислот и протеинов.

Свойства, цели наблюдения. Повышенное содержание ионов аммония указывает на ухудшение санитарного состояния водоема.

ПДК для NH₄⁺ составляет 2мгN/л.

Амплитуда сезонных колебаний также может служить одним из показателей эвтрофикации водного объекта и степени его загрязненности органическими азотосодержащими веществами, поступающими с бытовыми сточными и промышленными сточными водами. Повышение концентрации ионов аммония и нитритов обычно указывает на свежее загрязнение, в то время как увеличение содержания нитратов – на загрязнение в предшествующее время.

Методы определения. Одним из методов является определения ионов аммония в поверхностных водах с реактивом Несслера. Аммиак реагирует в щелочной среде с иодомеркуриатом калия, образуя осадок желто-коричневого цвета. При невысоких концентрациях аммиака получают коллоидный раствор, пригодный для колориметрирования.

Можно определять фотометрически без разбавления концентрации от 0,05 до 4,0 мг/л.

Определению мешают компоненты, обуславливающие жесткость воды, железо, сульфиды. Мешающее влияние жесткости воды устраняют прибавлением сегнетовой соли, мутные воды центрифугируют или фильтруют.

Отбор, предварительная обработка, хранение пробы. Ионы аммония биохимически неустойчивы, поэтому их определение должно производиться вскоре после отбора пробы. Если анализ не может быть выполнен немедленно, пробу консервируют прибавлением 2-4 мл хлороформа на 1 л воды. В этом случае пробу можно хранить 1-3 суток при температуре 0-3 ^о С.

Построение калибровочного графика.

1. Для построения графика в конические колбочки на 100 мл приливают с помощью пипетки рабочий раствор (0,01 мг/N мл) и дистиллированную воду согласно таблицы :

Конц.рабо- чего раствора
							0,01 мгN/мл
№ колбы	1	2	3	4	5	6
Количество рабочего раствора, мл	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
Кол- во дистил.воды, мл	49,5	49,0	48,0	47,0	46,0	45,0
Концентрация, мг N /л	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Кювета	30 мм

2. Содержимое колбочек тщательно перемешивается и в каждую колбочку добавляют 1 мл сегнетовой соли и после этого 1 мл реактива Несслера ( каждый реактив приливают отдельной чистой пипеткой).

3. Содержимое колбочек тщательно перемешивают и через 10 минут измеряют оптическую плотность против дист.воды на КФК-2 или КФК-3.

Светофильтр «синий», длина волны 440 нм, кювета 30 мм.

4. Для построения графика на оси абсцисс откладывают концентрацию азота в мгN/л, на оси ординат – оптическую плотность , полученную в результате измерения.

Ход определения аммонийного азота в исследуемой воде.

1.Пипеткой или мерным цилиндром отбирают 50 мл исследуемой воды и переносят в колбочку на 100 мл..

2. Затем в колбу приливают 1 мл сегнетовой соли и после этого 1 мл реактива Несслера (каждый реактив приливают отдельной чистой пипеткой, или меняя наконечник автоматической пипетки.

Содержимое колбочки тщательно перемешивается и через 10 минут измеряют оптическую плотность растворов на фотоколориметре (КФК-2 или КФК-3).

Светофильтр «синий», длина волны 440 нм, кювета 30 мм.

Содержание аммонийного азота находят по графику.

В случае разбавления исследуемой воды содержание аммонийного азота определяется по формуле:

С_х = С_о n, где

С_о - концентрация азота, найденная по калибровочной кривой, мг/мл,

n - степень разбавления воды (1, 2, 3, 4 и т. д.).

Реактивы:

1. Хлорид аммония (NH₄Cl), стандартный раствор

а). основной стандартный раствор, 0,1 мгN /мл. 0,3820 г х.ч. NH₄Cl, высушенного до постоянного веса при 105^оС растворяют в бидистиллированной воде и доводят объем до 1000 мл.

б). рабочий стандартный раствор, 0,01 мгN /мл. 100мл раствора (а) разбавляют до 1000 мл бидистиллированной водой.

Растворы (а) и (б) должны быть свежеприготовленными.

2. Реактив Несслера. (готовый, фабричной фасовки).

3. Соль Сегнетова (тартрат натрия и калия) 50 % раствор. Растворяют 50 г

KNaC₄H₄O₆ * 4 H₂O ч.д.а. в 100 мл бидистиллята и прибавляют 0,2-0,3 мл реактива Несслера. Раствор применяется после осветления.