氮富集环境中N2 H4 、NH2 OH与NH4 + -N检测技术的优化：消除干扰实现精准分析

针对氮循环研究中N2 H4 、NH2 OH与NH4 + -N相互干扰导致测量失准的问题，研究人员通过优化磺胺酸(SA)和KIO3 预处理方法，建立了分浓度梯度消除NO2 - -N干扰的方案，并首次揭示NH2 OH对NH4 + -N检测的影响阈值（≤0.01 mM），为厌氧氨氧化(anammox)等氮转化研究提供了可靠分析方法。

　　

氮元素作为地球生命的基础，其复杂的转化过程始终是环境微生物学研究的热点。在废水处理、土壤修复等领域，厌氧氨氧化(anammox)技术因其高效节能特性备受关注。然而这一过程中产生的关键中间体——联氨(N₂
H₄
)和羟胺(NH₂
OH)，与底物铵氮(NH₄
⁺
-N)、亚硝酸盐(NO₂
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-N)存在复杂的化学反应，导致传统检测方法严重失真。更棘手的是，现有文献对干扰机制缺乏系统研究，甚至NH₂
OH对NH₄
⁺
-N检测的影响长期未被探索。这些问题严重制约了对氮转化机制的深入理解。

针对上述挑战，研究人员以anammox系统为模型，通过系列实验建立了精准检测方案。研究采用分光光度法(spectrophotometry)作为基础检测手段，重点优化了样品预处理流程。通过设计不同浓度梯度的干扰实验，系统评估了NO₂
^-
-N对N₂
H₄
和NH₂
OH检测的影响，以及后两者对NH₄
⁺
-N测定的干扰阈值。

N₂
H₄
稳定性与NO₂
^-
-N干扰消除
实验发现，在无NO₂
^-
-N环境中，N₂
H₄
浓度可稳定保持5天。但当存在NO₂
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-N时，两者会快速反应生成叠氮酸(HN₃
)。通过对比不同浓度磺胺酸(SA)的预处理效果，研究提出分级处理方案：对于≤2 mg/L的NO₂
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-N，添加400 μL 0.5% SA即可完全消除干扰；当NO₂
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-N浓度达27.25-46.62 mg/L时，需使用10% SA处理。

NH₂
OH检测的突破性发现
研究首次证实10% SA处理不仅能消除NO₂
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-N干扰，还可显著抑制NH₂
OH的降解。这解决了长期以来NH₂
OH因与HNO₂
反应生成N₂
O导致的测量偏差问题。

NH₄
⁺
-N检测的双重干扰破解
实验发现N₂
H₄
会与纳氏试剂(Nessler's reagent)产生显色干扰，而NH₂
OH的影响尚未见报道。通过添加0.1 g KIO₃
/50 mL样品可有效消除≤10 mg/L N₂
H₄
的干扰。更关键的是，研究首次确立NH₂
OH浓度≤0.01 mM时可不经预处理直接测量NH₄
⁺
-N。

这项发表于《Process Biochemistry》的研究具有多重意义：方法学上，建立了适用于不同浓度区间的分级处理方案，使anammox系统关键氮组分的检测误差最小化；理论上，阐明了NO₂
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-N与NH₂
OH/N₂
H₄
的反应动力学边界条件；应用层面，为废水处理工艺优化提供了可靠的分析工具。Tugba Sari和Deniz Akgul的研究不仅解决了氮循环研究的"测量瓶颈"，其建立的通用性原则还可拓展至土壤、海洋等其他氮富集环境的研究中。