不同貯存條件及時間對氮素平衡的影響

不同貯存條件及時間對氮素平衡的影響

氨基氮（nh4-n）、亞硝酸鹽氮（no2-n）和亞硝酸鹽氮（no3-n）被稱為“三氮”。這是測定水中氮有機污染物污染的重要指標。我國各高校預(yù)防醫(yī)學系《環(huán)境衛(wèi)生學》的教學中,一般都會有水體“三氮”檢測的實驗內(nèi)容。因為這些指標容易受外界理化因素或水體自凈因素的影響,我國國家標準(國標)《HJ/T91-2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》和《GB/T5750.2-2006生活飲用水標準檢驗方法》對檢測這些指標的水樣采集和保存都有相應(yīng)的要求。但在實際教學工作中,經(jīng)常有實驗準備人員或者學生為省事,沒有按要求對采集的水樣進行處理和保存。為讓學生明白樣品采集后應(yīng)按要求采取處理和存放的重要性,在檢測地表水“三氮”水平的實驗課上,不但檢測了新采水樣,而且分別檢測了按國標《GB/T5750.2-2006生活飲用水標準檢驗方法》中水樣采集和保存規(guī)定和沒有按相應(yīng)規(guī)定進行處理并分別存放了24、48h的水樣,進行比較分析如下。1材料和方法1.1加固定劑或保存劑為“隊伍”連續(xù)3d在同一時間、同一地點采集水樣,分裝6瓶(300mL玻璃瓶),立即檢測“三氮”水平。隨機取3瓶按國標規(guī)定加固定劑或保存劑,然后按規(guī)定的存放條件存放,作為處理組;剩余3瓶放置室溫下(實驗室溫度20~25℃)不做任何處理,作為對照組。各項指標處理方法:NH4+-N和NO3--N在每升水樣中加入0.8mL濃硫酸,常溫存放;NO2--N在4℃冰箱存放。1.2無機金屬指標檢測采用國標《GB/T5750.5-2006生活飲用水標準檢驗方法》中無機非金屬指標檢測推薦方法:NH4+-N用水楊酸鹽分光光度法;NO2--N用重氨偶合分光光度法;NO3--N用麝香草酚法。1.3水樣測定和統(tǒng)計分析應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析,計量資料以ue0af±s表示,采用非配對t檢驗對不同時間存放后水樣和新采集水樣“三氮”水平進行統(tǒng)計分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。2結(jié)果2.1不同濃度3.4-7含量處理組水樣存放24h后NH4+-N水平[(2.097±0.039)mg/L]較同組新采水樣[(2.150±0.048)mg/L]稍有降低,但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.21),但存放48h后NH4+-N水平[(1.984±0.044)mg/L]較同組新采水樣降低明顯,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.01)。對照組水樣存放24、48h后NH4+-N水平[(1.835±0.019)、(1.044±0.067)mg/L]均顯著低于同組新采水樣[(2.075±0.071)mg/L],差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.005、0.001)。見圖1。2.2選擇合適的劑量后,其與l處理組水樣存放24、48h后NO2--N水平[(0.247±0.014)、(0.266±0.017)mg/L]與同組新采水樣[(0.268±0.019)mg/L]比較變化不大,差異均無統(tǒng)計學意義(P=0.21、0.91)。對照組水樣存放24h后NO2--N水平[(0.28±0.01)mg/L]與同組新采水樣[(0.255±0.019)mg/L]比較,差異無統(tǒng)計學意義(P=0.40),NO2--N水平隨存放時間的延長而提高,存放48h后NO2--N水平[(0.295±0.013)mg/L]顯著高于同組新采水樣,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.04)。見圖2。2.3采水樣比較處理組水樣存放24、48h后NO3--N水平[(20.744±0.918)、(20.774±0.867)mg/L]與同組新采水樣[(20.684±0.749)mg/L]比較變化不大,差異均無統(tǒng)計學意義(P=0.918、0.867);而對照組水樣存放24、48h后NO3--N水平[(20.415±0.542)、(20.864±0.612)mg/L]較同組新采水樣[(20.534±0.590)mg/L]先略有降低,后有升高,但差異均無統(tǒng)計學意義(P=0.808、0.538),見圖3。3水樣的采集和存放本研究所用水樣采自位于首都醫(yī)科大學北門的涼水河,涼水河是北京南城的一條主要大河,也是一條多年用于排污的河道,近年的污水治理使水質(zhì)有所改善,但歷年環(huán)境衛(wèi)生實驗所采集水樣檢測的有機污染指標還是超過了國標。含氮有機污染物進入水體后,在有氧條件下,經(jīng)微生物分解形成NH4+-N,NH4+-N在有氧條件下在亞硝酸菌和硝酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為NO2--N和NO3--N。“三氮”中先是NH4+-N水平降低直至消失;NO2--N水平隨NH4+-N的降低逐漸升高,然后又降低并消失,NO3--N水平隨NH4+-N和NO2--N的變化逐漸升高達到最高值并趨于穩(wěn)定。在整個過程中,水樣的總氮水平隨著時間的延長而降低,原因是高價態(tài)的硝酸鹽部分可被轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮而逸出水體,但大部分保持原狀存在于水體中?！叭笔呛饬克w含氮有機污染物污染程度的重要指標,例如,水體中NH4+-N含量突然增高,說明水體新近受到人畜糞便等含氮有機物污染;當水體中NH4+-N、NO2--N含量不高,僅NO3--N含量高時,則說明水體曾受有機物污染,現(xiàn)基本已得到自凈。另外,水體中的“三氮”在細菌和某些化學物質(zhì)的作用下,相互之間易發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化。因此,水質(zhì)監(jiān)測中為保證水樣的代表性,我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》和《生活飲用水衛(wèi)生標準》都對“三氮”指標的水樣采集和保存提出了相應(yīng)的要求。但根據(jù)文獻報道,這些要求對某些水體而言仍不能使采集的水樣真正具有代表性,如含泥沙較多的黃河水樣,加入硫酸雖可抑制細菌生長,但硫酸也促使泥沙中多種金屬離子(如鈣、鎂離子)溶出,后者干擾NH4+-N的檢測,使檢測結(jié)果失真。本研究的目的就是讓學生通過自己設(shè)計的實驗了解水樣采集后按規(guī)定的存放條件進行存放的重要性,并進一步驗證國標規(guī)定的保存條件是否適合本研究中河水水樣的保存。根據(jù)本研究的結(jié)果,按國家標準規(guī)定的保存條件(NH4+-N和NO3--N每升水樣加入0.8mL濃硫酸,常溫存放24h內(nèi)檢測;NO2-N于4℃冰箱存放盡快檢測),所采集的水樣保存24h后,檢測值與新采水樣沒有顯著性差異,說明該保存條件適合本條河水水樣的保存。但如果存放時間繼續(xù)延長,增加至48h時,NH4+-N濃度則顯著降低,NO2--N則顯著升高。如果水樣采集后不做任何處理常溫存放,NH4+-N水平會隨存放時間的延長而迅速降低,存放24h后即顯著低于新采水樣;NO2--N和NO3--N水平則會隨存放時間的延長而升高,NO2--N水平在存放48h后,則顯著高于新采水樣。以上結(jié)果表明,即使是按照國標的規(guī)定條件進行處理和存放,也不能保證水質(zhì)不會發(fā)生變化,只能將變化的速度降低。因此,為保證檢測結(jié)果能夠反映水體水質(zhì)的真實情況,水樣采集后必須按相關(guān)規(guī)定進行處理和存放,并且在條件允許的情況下盡快檢測。根據(jù)水體中含氮化合物自凈的順序,即NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N、NO2--N轉(zhuǎn)化為NO3--N的順序,水樣中NH4+-N水平應(yīng)該逐漸降低,NO2--N水平先升高再降低,NO3--N水平不斷升高。本研究中處理組的NH4+-N水平緩慢降低,48h后顯著低于新采水樣,而NO2--N和NO3--N水平卻沒有顯著變化。對照組NH4+-N水平顯著降低,后續(xù)的NO2--N和NO3--N雖有升高,但前者降低和后者升高的水平明顯不相符合,這種現(xiàn)象在其他研究結(jié)果中也有報道,可能原因是水樣添加保存劑、冷藏之后并不能完全阻止化合物的轉(zhuǎn)化、降解及微生物等的作用,如NH4+-N的揮發(fā)、水體中藻類等生物對NH4+-N的吸收利用等;另外,即使在同樣存放條件下,因水樣中所含其他污染物種類不同致“三氮”水平差異很大,甚至采樣瓶是否裝滿和密閉等,“三氮”指標隨存放時間的變化情況也會出現(xiàn)較大差異。因此,最理想的情況是水樣采集后馬上檢測;其次是選擇最佳的存放條件進行存放,即水樣按國標或者相應(yīng)部門或?qū)嶒炋峁┑拇娣艞l件進行存放后,與新采水樣進行比較,找到最接近新采水樣的最佳存放條件進行存放,并且在條件允許的情況下,應(yīng)盡快檢