Naturstyrelsens Referencelaboratorium for Kemiske og Mikrobiologiske Miljømålinger NOTAT Til: Følgegruppen for Naturstyrelsens Referencelaboratorium cc: Fra: Stine Kjær Ottsen Dato: 30. oktober 2014 QA: Emne: Maj-Britt Fruekilde Total nitrogen i vand Total nitrogen i vandprøver skal ifølge bekendtgørelse om kvalitetskrav til miljømålinger (BEK nr 231 af 05/03/2014) /1/ bestemmes i henhold til DS/EN ISO 11905-1 /2/. En nyere metode, DS/ISO 29441 /3/, indebærer betydelige tekniske fordele. Referencelaboratoriet har i rapporten Total nitrogen i vand fra 2012 /4/ undersøgt sammenligneligheden af de to metoder. I de fleste tilfælde var sammenligneligheden tilfredsstillende, men der var tilfælde, hvor forskellen var betydelig. Betydelige forskelle var primært observeret i prøver af fersk overfladevand, men der var også enkelte tilfælde af afløb fra renseanlæg, hvor der var observeret betydelige forskelle. På baggrund af undersøgelsen, anbefalede rapporten, at der ikke blev åbnet for anvendelse af DS/ISO 29441. Leverandøren af det udstyr, som anvendes til DS/ISO 29441, har efter rapportens færdiggørelse forestået en undersøgelse af genfinding af total nitrogen i en række kvælstofforbindelser. Formålet med undersøgelsen var at tilvejebringe viden om udstyrets evne til oxidation af organiske nitrogenforbindelser. Analyserne blev foretaget på leverandørens laboratorium og hos de tre danske laboratorier ALS Denmark A/S, Eurofins Miljø A/S og FORCE Technology A/S, som har udstyret. Referencelaboratoriet har modtaget data fra leverandøren, og i det følgende vil data blive vurderet for, om der kan åbnes for anvendelse af DS/ISO 29441. Genfinding af total nitrogen Bilag B i DS/EN ISO 11905-1 omhandler genfindingsdata for 16 kvælstof-indeholdende stoffer. Analyserne udført af leverandøren samt de tre danske laboratorier tog udgangspunkt i 9 af disse stoffer (ammoniumchlorid, 4-nitrophenol, adenosintriphosphat, nikotinsyre, EDTA dinatriumsalt, kaliumferrocyanid, urea, chloramin T og thiourea) samt glycin og kaliumnitrat. Hvert stof blev analyseret i to forskellige koncentrationer med udgangspunkt i de koncentrationer, der er angivet i bilag B i DS/EN ISO 11905-1. Leverandøren fremstillede og analyserede sine egne opløsninger af ovenstående stoffer, mens de tre danske laboratorier analyserede opløsninger af stofferne, som var fremstillet på ét af laboratorierne og fordelt til de to øvrige. Resultater fra leverandøren fremgår af Tabel 1.
2 Tabel 1 Måleresultater for bestemmelse af total nitrogen ved anvendelse af DS/ISO 29441. Målingerne er udført af leverandøren af udstyret. Konc. Resultater Ammoniumchlorid 4 4 3,79 3,85 Ammoniumchlorid 2 2,05 1,9 1,94 4-nitrophenol 3 2,55 * 2,28 * 2,37 * 4-nitrophenol 1,5 1,36 * 1,24 * 1,29 * Adenosintriphosphat 2,76 2,04 1,87 1,92 Adenosintriphosphat 0,55 0,40 0,43 0,44 Nikotinsyre 4 4,08 3,83 3,91 Nikotinsyre 2 2,06 1,95 2 EDTA dinatriumsalt 3,6 3,61 3,40 3,46 EDTA dinatriumsalt 1,8 1,82 1,72 1,75 Kaliumferrocyanid 4,47 4,53 4,27 4,34 Kaliumferrocyanid 2,235 2,22 2,16 2,19 Urea 4 4,09 3,75 3,93 Urea 2 2,03 1,87 1,99 Chloramin T 0,73 0,68 0,62 0,68 Chloramin T 0,365 0,33 0,36 0,39 Thiourea 4 3,56 2,44 2,54 Thiourea 0,8 0,76 0,55 0,59 Glycin 4 4,08 3,69 3,82 Glycin 2 2,11 1,87 1,92 Kaliumnitrat 4 4,06 3,89 3,99 Kaliumnitrat 2 2,02 1,96 2,03 *) Gammelt reagens anvendt til fremstilling af opløsning. Resultater for bestemmelse af total nitrogen udført af laboratorium 1, 2 og 3 fremgår af Tabel 2. To af laboratorierne har analyseret i dobbeltbestemmelse. Det tredje laboratorium har målt som enkeltbestemmelse. Tabel 2 Måleresultater for bestemmelse af total nitrogen udført af laboratorium 1, 2 og 3 ved anvendelse af DS/ISO 29441. Resultater Konc. Lab 1 Lab 2 Lab 3 Ammoniumchlorid 4 3,93 3,93 3,96 4,03 4,17 Ammoniumchlorid 2 1,92 1,81 1,95 1,98 2,1 4-nitrophenol 3 2,33 2,33 2,43 2,39 2,56 4-nitrophenol 0,6 0,54 0,55 0,53 0,53 0,56 Adenosintriphosphat 3 2,33 2,33 2,01 2,06 2,08 Adenosintriphosphat 0,6 0,50 0,52 0,40 0,42 0,42 Nikotinsyre 4 3,89 3,89 * * * Nikotinsyre 2 1,98 1,97 * * * EDTA dinatriumsalt 4 3,80 3,80 3,93 3,90 3,94 EDTA dinatriumsalt 2 1,99 2,04 1,98 1,95 2 Kaliumferrocyanid 4 4,12 4,12 4,03 4,00 3,97 Kaliumferrocyanid 2 2,04 2,11 2,00 1,99 1,99 Urea 4 4,02 4,02 4,03 4,04 4,08 Urea 2 2,09 2,14 1,96 2,00 2,04 Chloramin T 4 3,71 3,71 3,12 3,07 3,09 Chloramin T 2 1,8 1,93 1,69 1,65 1,99 Thiourea 3 2,96 2,96 2,66 2,68 2,99 Thiourea 0,6 0,63 0,64 0,56 0,57 0,63 Glycin 4 4,01 4,01 3,89 3,97 4,02 Glycin 2 2,03 1,97 1,94 1,97 2,05
3 Kaliumnitrat 4 4,12 4,12 3,93 4,00 4,07 Kaliumnitrat 2 2,09 2,09 1,95 1,98 2,02 *) Der var udfældning i opløsningen med nikotinsyre. I Tabel 3 fremgår genfinding anført i bilag B i DS/EN ISO 11905-1 samt den beregnede genfinding opnået af laboratorium 1, 2 og 3 samt leverandøren ved anvendelse af DS/ISO 29441 til bestemmelse af total nitrogen. Tabel 3 Beregnet genfinding for bestemmelse af total nitrogen udført af leverandør samt laboratorium 1, 2 og 3 ved anvendelse af DS/ISO 29441 kontra genfinding angivet i bilag B i DS/EN ISO 11905-1. Genfinding (%) Koncentration DS/EN ISO 11905-1 Lab 1, 2 og 3 Leverandør Ammoniumchlorid 4 99-101 98-104 95-100 Ammoniumchlorid 2 91-105 95-103 4-nitrophenol 3 99-101 78-85 76-85 ** 4-nitrophenol 0,6 102-107 88-93 83-90 ** Adenosintriphosphat 3 75-94 67-78 68-74 Adenosintriphosphat 0,6 72-87 67-87 73-80 Nikotinsyre 4 89-103 97 * 96-102 Nikotinsyre 2 89-103 99 * 98-103 EDTA dinatriumsalt 4 87-98 95-99 94-100 EDTA dinatriumsalt 2 87-98 98-102 96-101 Kaliumferrocyanid 4 84-99 99-103 96-101 Kaliumferrocyanid 2 84-99 99-106 97-99 Urea 4 91-103 101-102 94-102 Urea 2 91-103 98-107 94-102 Chloramin T 4 77-88 77-93 85-93 Chloramin T 2 77-88 82-100 89-107 Thiourea 3 78-107 89-100 81-89 Thiourea 0,6 78-107 93-107 92-98 Glycin 4 97-101 92-102 Glycin 2 97-102 94-105 Kaliumnitrat 4 98-103 97-102 Kaliumnitrat 2 98-105 98-102 *) Der var udfældning i opløsningen med nikotinsyre for laboratorium 2 og 3. **) Gammelt reagens anvendt til fremstilling af opløsning. Resultaterne viser, at bestemmelse af total nitrogen for de uorganiske stoffer ammoniumchlorid, kaliumferrocyanid og kaliumnitrat samt de organiske stoffer EDTA dinatriumsalt, urea, chloarimn T, thiourea og glycin er tæt på 100% og dermed tilfredsstillende. Bestemmelse af total nitrogen for nikotinsyre var ikke mulig for laboratorium 2 og 3 pga. udfældning, men resultater for laboratorium 1 og leverandøren tyder på, at der kan opnås tilfredsstillende genfinding. Genfinding af 4-nitrophenol er væsentligt lavere for DS/ISO 29441 end for DS/ISO 11905-1. Hverken DS/EN ISO 29441 eller DS/EN ISO 11905-1 har tilfredsstillende genfinding for adenosintriphosphat. Laboratorium 1 har desuden bestemt koncentrationen af total nitrogen i opløsningerne ved anvendelse af DS/EN ISO 11905-1. Resultaterne heraf fremgår af Tabel 4, sammen med en angivelse af forholdet mellem resultater opnået ved DS/ISO 29441 i forhold til resultater opnået ved anvendelse af DS/EN ISO 11905-1.
4 Tabel 4 Resultater for bestemmelse af total nitrogen udført af laboratorium 1 ved anvendelse af DS/EN ISO 11905-1 samt angivelse af forholdet mellem resultater opnået ved anvendelse af DS/ISO 29411 i forhold til DS/EN ISO 11905-1. Koncentration Resultater DS/ISO 29441 vs. DS/EN ISO 11905-1 (%) Ammoniumchlorid 4 3,879 103 Ammoniumchlorid 2 1,853 105 4-nitrophenol 3 2,805 86 4-nitrophenol 0,6 0,613 88 Adenosintriphosphat 3 2,202 98 Adenosintriphosphat 0,6 0,429 105 Nikotinsyre 4 3,814 82 Nikotinsyre 2 1,801 92 EDTA dinatriumsalt 4 3,801 102 EDTA dinatriumsalt 2 1,857 107 Kaliumferrocyanid 4 3,831 106 Kaliumferrocyanid 2 1,879 108 Urea 4 3,908 103 Urea 2 1,881 109 Chloramin T 4 3,522 95 Chloramin T 2 1,784 102 Thiourea 3 2,59 110 Thiourea 0,6 0,517 117 Glycin 4 3,871 103 Glycin 2 1,911 104 Kaliumnitrat 4 3,838 105 Kaliumnitrat 2 1,873 108 Resultaterne i Tabel viser, at anvendelse af DS/ISO 29441 generelt giver højere resultater end DS/EN ISO 11905-1. Data fra præstationsprøvninger Præstationsprøvninger vedrørende bestemmelse af total nitrogen i spildevand (syntetisk afløbsvand, naturligt afløbsvand, naturligt tilløbsvand) udbudt af Eurofins Miljø A/S i perioden 2009-2013 er gennemgået for vurdering af bl.a. spredning for metoderne DS 221 og DS/EN ISO 11905-1 /5/. Resultaterne fremgår af Tabel 5. Tabel 5 Resultater for bestemmelse af total nitrogen i præstationsprøvninger SPIL-2 og SPIL-4 i perioden 2009-2013. Standardafvigelse for reducerbarhed (CV R ) er angivet for prøvetyperne syntetisk afløbsvand, naturligt afløbsvand, naturligt tilløbsvand for metoderne DS 221 og DS/EN ISO 11905-1. DS 221 DS/EN ISO 11905-1 Syntetisk afløb 11,2% 7,3% Afløb 5,2% 5,7% Tilløb 7,2% 3,9% Det har i perioden ikke været muligt for de deltagende laboratorier at angive DS/ISO 29441 som anvendt metode, og det er derfor sandsynligt, at laboratorier, der har anvendt DS/ISO 29441 har anført, at de har anvendt DS/ISO 11905-1 i stedet. Standardafvigelsen for DS/EN ISO 11905-1 er generelt pæn, og der er altså ikke noget, der tyder på væsentlig påvirkning fra de laboratorier, der har anvendt DS/ISO 29441. Både DS 221 og DS/EN ISO 11905-1
5 benytter oplukning med peroxodisulfat for omdannelse af uorganiske og organiske nitrogenforbindelser til nitrat. Oxidationen foregår i alkalisk miljø ved kogning i lukket beholder under tryk. DS 221 indebærer med sikkerhed ikke en inline oplukning. Med undtagelse af naturlig afløbsvand har metod DS 221 en større standardafvigelse end DS/EN ISO 11905-1. Konklusioner og anbefalinger Referencelaboratoriet finder det dokumenteret, at genfindingen for total nitrogen bestemt ved DS/ISO 29441 er i overensstemmelse med DS/EN ISO 11905-1, og at spredningen for DS/EN ISO 11905-1 i spildevandsprøver er tilfredsstillende. Rapporten Total nitrogen i vand fra 2012 viste, at DS/ISO 29441 i fersk recipientvand for fem ud af 20 undersøgte prøver gav signifikant lavere resultater end DS/EN ISO 11905-1. Der foreligger ikke ny dokumentation for disse prøvetyper. På den baggrund anbefaler referencelaboratoriet, at metodedatablad M010 /7/ revideres således, at der åbnes for anvendelse af DS/ISO 29441 pånær for prøvetyperne ferskvand fra søer og vandløb. Referencer /1/ Bekendtgørelse om kvalitetskrav til miljømålinger (BEK nr 231 af 05/03/2014) /2/ DS/EN ISO 11905-1: Vandundersøgelse. Nitrogen Del 1: Oxiderende oplukning med peroxodisulfat (1997) /3/ DS/ISO 29441: Vandundersøgelse Bestemmelse af total nitrogen efter UV-oplukning Metode med brug af flowanalyse (CFA og FIA) og spektrometrisk påvisning (2010) /4/ Naturstyrelsens Referencelaboratorium for Kemiske Miljømålinger: Total nitrogen i vand Sammenligning af to standardmetoder, Rapport 2012. /5/ Naturstyrelsens Referencelaboratorium for Kemiske og Mikrobiologiske Miljømålinger: Erfaringsopsamling fra ekstern kvalitetskontrol, Rapport 2014. /6/ DS 221: Vandundersøgelse. Bestemmelse af nitrogenindhold efter oxidation med peroxodisulfat, 1975. /7/ Metodedatablad M010: Total nitrogen i vand, 2011.