🔬 Azot amonowy w wodzie
Spektrofotometryczne oznaczanie azotu amonowego (NH₄⁺) w wodzie metodą z salicylanem sodu i podchlorynem — reakcja indofenolowa. Kluczowy wskaźnik zanieczyszczenia wody.
Przegląd
Azot amonowy (NH₄⁺-N / NH₃-N) jest jednym z najważniejszych parametrów jakości wody. Obecność amoniaku w wodzie powierzchniowej wskazuje na świeże zanieczyszczenie ściekami komunalnymi lub nawozami. W wodzie pitnej jest niepożądany — norma ≤0,5 mg NH₄⁺/L (Rozp. MZ).
Amoniak w wodzie występuje w równowadze NH₃ ↔ NH₄⁺ — proporcje zależą od pH i temperatury. W pH <7 dominuje jon amonowy (NH₄⁺), w pH >9 — toksyczny amoniak wolny (NH₃). NH₃ jest wysoce toksyczny dla ryb już w stężeniach >0,02 mg/l.
Metoda ISO 7150-1 opiera się na reakcji indofenolowej (Berthelota) — jon amonowy reaguje z salicylanem sodu i podchlorynem sodu w środowisku zasadowym, w obecności nitroprusydku sodu jako katalizatora, tworząc niebieski barwnik indofenolowy. Absorbancja mierzona przy 655 nm jest proporcjonalna do stężenia NH₄⁺. Zakres metody: do 1 mg N/L (przy próbce 40 mL).
Zasada metody
Jon amonowy (NH₄⁺) reaguje z podchlorynem sodu (NaOCl) tworząc monochloraminę (NH₂Cl), która następnie reaguje z salicylanem sodu w środowisku alkalicznym (pH ~12,6) w obecności katalizatora (nitroprusydek sodu), tworząc niebieski kompleks indofenolowy (5-aminosalicylan).
NH₄⁺ + OCl⁻ → NH₂Cl + H₂O NH₂Cl + salicylan → 5-aminosalicylan (niebieski barwnik)
Absorbancja niebieskiego barwnika mierzona jest spektrofotometrycznie przy długości fali 655 nm (lub 665 nm). Intensywność barwy jest proporcjonalna do stężenia azotu amonowego. Czas barwienia: 60 minut w temperaturze pokojowej.
Zastosowania
- Kontrola jakości wody pitnej (limit ≤0,5 mg NH₄⁺/L)
- Monitoring wód powierzchniowych — wskaźnik zanieczyszczenia ściekami
- Kontrola ścieków oczyszczonych (efektywność nitryfikacji)
- Badanie wód podziemnych (azot amonowy jako wskaźnik zanieczyszczenia)
- Monitoring procesów uzdatniania wody
- Kontrola jakości wody w akwakulturze (toksyczność NH₃ dla ryb)
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres pomiarowy | 0,01–1,0 mg N/l (przy próbce 40 ml) |
| Granica wykrywania | 0,01 mg N/l |
| Długość fali | 655 nm (lub 665 nm) |
| Czas barwienia | 60 minut (temperatura pokojowa) |
| pH reakcji | ~12,6 (środowisko silnie zasadowe) |
| Precyzja (CV) | 3–10% (zależy od stężenia) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 7150-1:2002
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie azotu amonowego — Część 1: Manualna metoda spektrometryczna
- Title (EN)
- Water quality — Determination of ammonium — Part 1: Manual spectrometric method
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie roztworów
Przygotuj świeże odczynniki: roztwór salicylanowy (ważny 1 tydzień), roztwór podchlorynu (ważny 1 tydzień), roztwór nitroprusydku (ważny 1 miesiąc w ciemności). Użyj wody wolnej od amoniaku.
2. Krzywa kalibracyjna
Przygotuj serię wzorców: 0 (próba ślepa), 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0 mg N/L z roztworu wzorcowego NH₄Cl. Objętość próbki/wzorca: 40 mL w kolbach 50 mL.
3. Dodanie odczynników
Do każdej kolby dodaj: 4 mL roztworu salicylanowego, 4 mL roztworu NaOH, 2 mL roztworu podchlorynu, 0,5 mL roztworu nitroprusydku. Uzupełnij do 50 mL wodą. Wymieszaj dokładnie.
4. Barwienie (inkubacja)
Pozostaw kolby w ciemności w temperaturze pokojowej (20–25°C) przez 60 minut. Barwa zmienia się z bezbarwnej na niebiesko-zieloną proporcjonalnie do stężenia NH₄⁺.
5. Pomiar absorbancji
Zmierz absorbancję przy 655 nm względem próbki ślepej z wodą dejonizowaną. Kuweta 10–50 mm (dobierz do stężenia). Odczytaj stężenie z krzywej kalibracyjnej.
6. Obliczenia
Stężenie NH₄⁺-N [mg/l] = odczyt z krzywej kalibracyjnej × współczynnik rozcieńczenia. Przeliczenie: NH₄⁺ [mg/l] = NH₄⁺-N × 1,288.
7. Kontrola jakości
Wzorzec kontrolny (np. 0,5 mg N/L) — odchylenie max ±10%. Próba ślepa <0,01 mg N/l. Duplikaty — RPD <15%.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Spektrofotometr UV-VIS | Hach DR3900, DR6000, Shimadzu UV-1900, WTW photoLab 7600 | 15 000–45 000 PLN |
| Kuwety optyczne 10–50 mm | Kuwety szklane lub kwarcowe 10, 20, 40, 50 mm | 50–300 PLN/szt. |
| Pipety automatyczne | Eppendorf Research Plus 1–10 mL i 100–1000 μL | 800–2 000 PLN |
| Kolby miarowe 50 mL | Klasa A, szklane borokrzemowe | 30–80 PLN/szt. |
| Łaźnia wodna (opcjonalnie) | Do przyspieszenia barwienia w 25°C | 3 000–8 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Salicylan sodu C₇H₅NaO₃ | 54-21-7 | Roztwór barwiący: 130 g salicylanu sodu + 130 g trisodowego cytrynianu na litr. Przechowywać w ciemności, trwałość 1 tydzień. |
| Podchloryn sodu NaOCl | 7681-52-9 | Roztwór utleniający: dichloroizocyjanuran sodu 2 g/l lub roztwór podchlorynu o stężeniu ~0,2 g Cl₂/L. |
| Nitroprusydek sodu Na₂[Fe(CN)₅NO] | 13755-38-9 | Katalizator reakcji indofenolowej: 0,5 g/l. Przechowywać w ciemności (światłoczuły!). |
| Wodorotlenek sodu NaOH | 1310-73-2 | Do alkalizacji środowiska reakcji do pH ~12,6. Roztwór 320 g/l. |
| Roztwór wzorcowy NH₄⁺ 1000 mg N/L | 12125-02-9 | Certyfikowany CRM (NH₄Cl w wodzie). Do krzywej kalibracyjnej i kontroli jakości. |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Podchloryn sodu — żrący, silny utleniacz. Powoduje oparzenia skóry i oczu. Nie mieszać z kwasami (wydzielanie Cl₂)!
- Wodorotlenek sodu — silnie żrący, powoduje ciężkie oparzenia. Stosować okulary i rękawice.
- Nitroprusydek sodu — toksyczny, uwalnia jony cyjankowe. Przechowywać w ciemności.
- Salicylan sodu — drażniący, unikać kontaktu ze skórą
- Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch laboratoryjny obowiązkowe