⚗️ Ammoniumstickstoff in Wasser — direkte Nesslerisierung (Nesslers Reagenz, Messung der gelben Färbung bei 425 nm)

Physikochemie PN-C-04576-4

Übersicht

Die Nesslerisierung ist das älteste und immer noch angewendete Verfahren der kolorimetrischen Bestimmung von Ammoniumstickstoff. Nesslers Reagenz bildet im stark alkalischen Milieu mit Ammoniumionen ein gelbes Produkt, dessen Intensität der Ammoniakkonzentration verhältnisgleich ist; die Messung wird bei 425 nm ausgeführt. Die Verfahrensanweisung des Herstellers (Hach, Verfahren 8038, eine Anpassung der Standard Methods 4500-NH₃ B und C) umfasst den Bereich 0 bis 2,500 mg NH₃-N/l für Wasser, Abwasser und Meerwasser, wobei für Abwasser und Meerwasser eine vorherige Destillation erforderlich ist; die geschätzte Nachweisgrenze beträgt 0,017 mg/l.

Das Vorgehen beim unmittelbaren Verfahren: zu 25 ml Probe und derselben Menge entionisiertem Wasser (der Blindprobe) werden je drei Tropfen Mineralstabilisator (der die Härte komplexiert) und je drei Tropfen Polyvinylalkohol als Dispergiermittel gegeben, anschließend je 1,0 ml Nesslers Reagenz; nach einer Reaktionszeit von einer Minute wird die Extinktion gemessen. Die Messung muss spätestens 15 Minuten nach der Zugabe des Reagenzes ausgeführt werden.

Die Variante mit Destillation beschreibt das Verfahren EPA 350.2 („Nitrogen, Ammonia — Colorimetric; Titrimetric; Potentiometric — Distillation Procedure"): die Probe wird mit einem Boratpuffer auf pH 9,5 gepuffert, um die Hydrolyse von Cyanaten und organischen Stickstoffverbindungen zu begrenzen, und in eine Lösung von Borsäure destilliert; das Ammoniak im Destillat wird kolorimetrisch durch Nesslerisierung bestimmt (Bereich 0,05–1,0 mg NH₃-N/l), titrimetrisch mit Schwefelsäure 0,02 N gegen einen Mischindikator (1,0–25 mg/l) oder potentiometrisch mit einer Ammoniakelektrode (0,05–1400 mg/l).

Störungen: Eisen und Sulfide verursachen mit Nesslers Reagenz bei jedem Konzentrationsniveau eine Trübung; eine Härte bis 500 mg/l CaCO₃ und 500 mg/l Mg (als CaCO₃) stört nicht, darüber — muss mehr Mineralstabilisator zugegeben werden; Meerwasser verlangt 1,0 ml Stabilisator, was die Empfindlichkeit wegen der hohen Chloridkonzentration um etwa 30 % senkt; Glycin, aliphatische und aromatische Amine, organische Chloramine, Aceton, Aldehyde und Alkohole ergeben grünliche oder andere Verfärbungen oder eine Trübung und verlangen eine Destillation. Restchlor wird mit Natriumarsenit oder Thiosulfat beseitigt. Nach EPA stören außerdem aromatische Verbindungen, Amine, flüchtige basische Verbindungen und Cyanide.

Konservierung: die Proben werden in saubere Flaschen aus Glas oder Kunststoff genommen, bei Anwesenheit von Chlor wird ein Tropfen Natriumthiosulfat 0,1 N je 0,3 mg/l Cl₂ in einem Liter Probe zugegeben, sie werden mit Schwefelsäure auf pH ≤ 2 angesäuert (mindestens 2 ml) und bei 4 °C oder darunter aufbewahrt — konservierte Proben sind bis zu 28 Tage haltbar; vor der Analyse werden sie auf Raumtemperatur erwärmt und mit Natriumhydroxid 5 N neutralisiert, wobei das Ergebnis um die zugegebenen Volumina berichtigt wird.

Prinzip der Methode

Nesslers Reagenz (eine alkalische Lösung von Kaliumtetraiodomercurat(II)) reagiert mit Ammoniumionen und bildet ein gelbes Produkt, dessen Extinktion bei 425 nm der Konzentration des Ammoniumstickstoffs verhältnisgleich ist. Vor der Zugabe des Reagenzes wird die Probe mit Mineralstabilisator behandelt (der Calcium und Magnesium komplexiert und das Ausfallen von Hydroxiden im alkalischen Milieu des Reagenzes verhindert) sowie mit Polyvinylalkohol, der die Suspension des farbigen Produkts stabilisiert und eine wiederholbare Ablesung sicherstellt. Eine Blindprobe wird parallel mit entionisiertem Wasser geführt — das Reagenz selbst ergibt darin eine schwache gelbe Färbung. Für Abwasser, Meerwasser und Proben mit organischen Stoffen ist eine vorherige Destillation notwendig: die Probe wird mit Borat auf pH 9,5 gepuffert und in eine Lösung von Borsäure destilliert, und die Nesslerisierung wird am Destillat ausgeführt. Die Kalibrierung wird mit dem Standardadditionsverfahren überprüft (Standardampullen 50 mg/l NH₃-N, Zusätze von 0,1, 0,2 und 0,3 ml zu 25-ml-Proben — jeder Zusatz soll eine Wiederfindung nahe 100 % ergeben) oder mit einer Standardlösung von 1,0 mg/l NH₃-N.

Anwendungen

• Trinkwasser und Rohwässer — Ammoniumstickstoff als Indikator einer frischen Verunreinigung
• Kommunales und industrielles Abwasser (nach der Destillation) — Kontrolle der Nitrifikation und der Einhaltung der Bedingungen der wasserrechtlichen Erlaubnis
• Meerwasser und salzhaltige Wässer — nach der Zugabe einer erhöhten Dosis Mineralstabilisator oder nach der Destillation
• Schnelle Screening-Bestimmungen in den Laboratorien von Kläranlagen — ein Ergebnis wenige Minuten nach der Probenahme
• Laboratorien, die nach PN-C-04576-4:1994 akkreditiert sind (direkte Nesslerisierung)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-C-04576-4:1994

Titel (PL)

Woda i ścieki — Badania zawartości związków azotu — Oznaczanie azotu amonowego w wodzie metodą bezpośredniej nessleryzacji

Title (EN)

Water and waste water — Tests for nitrogen compounds — Determination of ammonium nitrogen in water by direct Nesslerization

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Probenahme und Konservierung

   Die Probe in eine saubere Flasche aus Glas oder Kunststoff nehmen. Bei Anwesenheit von Chlor 1 Tropfen Natriumthiosulfat 0,1 N je 0,3 mg/l Cl₂ in 1 l Probe zugeben. Mit Schwefelsäure auf pH ≤ 2 konservieren und bei einer Temperatur von 4 °C oder darunter aufbewahren (bis zu 28 Tage). Vor der Analyse auf Raumtemperatur erwärmen und mit NaOH 5 N neutralisieren; das Ergebnis um die zugegebenen Volumina berichtigen.

2. Entscheidung über die Destillation

   Für Abwasser, Meerwasser sowie Proben mit Glycin, Aminen, organischen Chloraminen, Aceton, Aldehyden oder Alkoholen eine Destillation ausführen: mit Boratpuffer auf pH 9,5 puffern und in eine Lösung von Borsäure destillieren; weiter am Destillat arbeiten.

3. Vorbereitung der Probe und der Blindprobe

   Einen Messzylinder mit 25 ml Probe (der vorbereiteten oder dem Destillat) füllen, einen zweiten — mit 25 ml entionisiertem Wasser als Blindprobe.

4. Stabilisierung

   In jeden Zylinder 3 Tropfen Mineralstabilisator geben, verschließen und mehrmals umdrehen; anschließend je 3 Tropfen Polyvinylalkohol zugeben (die Flasche senkrecht halten) und erneut mischen. Für Meerwasser 1,0 ml Stabilisator zugeben.

5. Nesslerisierung

   In jeden Zylinder mit einer Pipette 1,0 ml Nesslers Reagenz geben, verschließen und durch Umdrehen mischen. Die Reaktionszeit starten — 1 Minute. Bei Anwesenheit von Ammoniak tritt eine gelbe Färbung auf (das Reagenz selbst ergibt in der Blindprobe ein schwaches Gelb).

   ⏱ Zeit: 1 min

6. Messung

   Die Lösungen in Küvetten umfüllen, das Gerät mit der Blindprobe nullen und das Ergebnis bei 425 nm in mg/l NH₃-N ablesen (oder umgerechnet auf NH₃ oder NH₄⁺). Die Messung spätestens 15 Minuten nach der Zugabe des Reagenzes ausführen.

7. Kontrolle der Richtigkeit

   Mit dem Standardadditionsverfahren überprüfen: zu drei 25-ml-Proben 0,1, 0,2 und 0,3 ml des Standards von 50 mg/l NH₃-N geben und jede messen — die Wiederfindung soll nahe 100 % liegen. Ersatzweise eine Standardlösung von 1,0 mg/l NH₃-N messen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Nesslers Reagenz enthält Quecksilber — es ist giftig und ätzend; ausschließlich mit Peleusball pipettieren, mit Handschuhen und Schutzbrille arbeiten, den Kontakt mit der Haut vermeiden.
• Die Lösungen nach der Reaktion und das nicht verbrauchte Reagenz als Quecksilberabfall behandeln — getrennt sammeln und einem befugten Abnehmer übergeben; nicht in die Kanalisation gießen.
• Natriumarsenit (Beseitigung des Chlors) ist stark giftig — nur anwenden, wenn nötig, Natriumthiosulfat vorziehen.
• Schwefelsäure zur Konservierung und Natriumhydroxid 5 N zur Neutralisation — ätzende Stoffe, Augen- und Handschutz.
• Destillation mit Boratpuffer: auf Überhitzen und auf das Übertreten von Schaum in die Vorlage achten; unter dem Abzug arbeiten.

Häufige Fragen