納氏試劑比色法測定水中氨氮的影響因素

石 巖，鄭國臣，馮吉平，魯 雪，楊 航

(松遼流域水資源保護(hù)局松遼流域水環(huán)境監(jiān)測中心，吉林長春 130021)

氨氮是地表水環(huán)境監(jiān)測的基本項(xiàng)目，是評價(jià)河湖健康的關(guān)鍵指標(biāo)之一[1]。2010年，測定地表水中氨氮開始執(zhí)行HJ 535-2009國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，替代了原有的GB 7479-87國家標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)采用的是納氏試劑比色法，具有簡單、快速、高效等特點(diǎn)。雖然該法測定氨氮已基本成熟，但在實(shí)際工作中，很多具體的因素都影響該方法的靈敏度，也直接影響分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。

為提高水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量和水質(zhì)監(jiān)測氨氮數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，納氏試劑光度法測定氨氮時(shí)應(yīng)注意：選購合格的試劑；正確配制試劑、采用合適的實(shí)驗(yàn)用水、使用合理的預(yù)處理方法；探討試驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)體系的最適pH等條件，根據(jù)實(shí)際工作選擇適當(dāng)?shù)陌钡獪y定條件。

1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境及條件

1.1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

分析氨氮時(shí)，室內(nèi)要保持清潔，不應(yīng)有揚(yáng)塵、銨鹽類化合物，不要與硝酸鹽氮等同時(shí)進(jìn)行檢測[2]。使用的試劑、玻璃器皿等實(shí)驗(yàn)用品要單獨(dú)存放，專項(xiàng)專用，避免交叉污染。同時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)恒溫。

1.2 實(shí)驗(yàn)用水及水樣

實(shí)驗(yàn)采用新制的去離子水。所測定的水樣來自松花江流域某段省界樣品：尼爾基庫末（樣品1）、尼爾基庫中（樣品2）、博榮鄉(xiāng)（樣品3）、鄂溫克族鄉(xiāng)（樣品 4）、莫河渡口（樣品 5）。

1.3 使用儀器

在使用分光光度計(jì)前30 min，先進(jìn)行校對，用無水乙醇對石英皿進(jìn)行清洗。采用鉻酸對玻璃器皿(比色管、吸量管、移液管等)進(jìn)行反復(fù)潤洗，然后，再用去離子水對比色管進(jìn)行清洗。

2 試劑配制

本實(shí)驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)，即在考察一個(gè)因素的條件時(shí)，其它因素的條件保持不變。以采自松花江流域省界中5個(gè)斷面的水樣為樣品，以基礎(chǔ)操作為基礎(chǔ)，通過單因素多水平實(shí)驗(yàn)，分別對影響氨氮測定的不同試劑的配制、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)pH及前處理方法等因素進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1 納氏試劑

納氏試劑的配制，是決定準(zhǔn)確測定的關(guān)鍵，由于藥品有毒，操作時(shí)還要注意安全，且納氏試劑配制后，均需24 h后再使用。配制納氏試劑有2種方法[3]：1） 利用 KI，HgCl2，KOH 配制；2） 用 KI，HgI2，NaOH配制。由于2種方法都可產(chǎn)生顯色基團(tuán)[HgI4]2-，從圖1可知，采用2種方法配制的納氏試劑，測得的吸光度值差別很小；由于第2種方法配制保存周期長且穩(wěn)定，因此建議采用第2種方法配制納氏試劑來進(jìn)行氨氮的測定。

圖1 不同納氏試劑對水樣氨氮測定的影響圖

2.2 酒石酸鉀鈉

在分析水樣中普遍發(fā)現(xiàn)，酒石酸鉀鈉試劑含氨較高，造成空白值增高，試劑空白值吸光度值（A值）大于0.03，由于試劑空白值較高，因此會給分析結(jié)果帶來誤差。酒石酸鉀鈉在實(shí)驗(yàn)中是為掩蔽水樣中Ca2+，Mg2+，Na+等金屬離子對顯色劑的干擾。配制酒石酸鉀鈉有2種方法[4]：1）直接加熱煮沸配制往往空白實(shí)驗(yàn)值很高，采用加熱煮沸法除去酒石酸鉀鈉中氨；2）向定容的250 ml酒石酸鉀鈉溶液中加入5 ml納氏試劑，攪拌均勻，放置24 h，沉淀后取上層清液使用。由圖2可知，第2種方法（添加納氏試劑）的A值更小，由于第1種方法至少需要10 min加熱，而且效果不理想，因此建議采用第2種配制酒石酸鉀鈉的方法測定氨氮。

圖2 不同酒石酸鉀鈉對水樣氨氮測定的影響圖

3 反應(yīng)條件的優(yōu)化

水樣經(jīng)處理后，取50 ml于比色管中，加入1.0 ml酒石酸鉀鈉溶液，混均后加適量納氏試劑，重新混均，放置一定時(shí)間，于420 nm波長處進(jìn)行比色測定。隨顯色時(shí)間和環(huán)境溫度的不同，測定值有一定的變化。

3.1 反應(yīng)時(shí)間

如圖3所示，反應(yīng)時(shí)間5 min時(shí)，溶液顯色不完全，因此A值較低；反應(yīng)時(shí)間在10 min延長至20 min，A值比較穩(wěn)定；反應(yīng)時(shí)間繼續(xù)延長，從20 min延長到30 min時(shí)，吸光度值略有波動。由于盡快的速度進(jìn)行比色分析，可達(dá)到分析所要求的精度及顯色靈敏度，因此，建議采用10～20 min為宜。

圖3 不同反應(yīng)時(shí)間對水樣氨氮測定的影響圖

3.2 反應(yīng)體系pH

如圖4可知，在分析水樣時(shí)，樣品的酸堿度對氨氮的測定結(jié)果有明顯影響，pH太低，顯色不完全，pH太高時(shí)溶液可能出現(xiàn)渾濁。在氨氮測定中若掌握納氏試劑的配制要領(lǐng)，嚴(yán)格控制水樣pH在10.5左右，選擇良好的濾料消除干擾，那么氨氮的測定便有了質(zhì)控保障。體系的堿度變化影響納氏反應(yīng)平衡，是產(chǎn)生測定誤差的主要原因。水樣pH變化與測定值的關(guān)系以上結(jié)果表明：水樣pH的變化，對顏色的強(qiáng)度有明顯的影響。所以，對流域中的水樣，要先將其調(diào)pH，然后再進(jìn)行絮凝沉淀等后續(xù)測定步驟。

圖4 不同pH值對水樣氨氮測定的影響圖

3.3 絮凝沉淀的處理

有2種方法可以較好地處理水樣前處理中絮凝沉淀的問題：1）離心沉淀；2）濾紙過濾法。結(jié)果表明（見圖5），2種方式均可較好測定地表水中的氨氮，水樣需進(jìn)行絮凝沉淀、過濾等預(yù)處理，而過濾使用的濾紙一般都含有可溶性氨氮，尤其是定量濾紙，實(shí)際操作中最好選用含可溶性氨氮低的定性濾紙，過濾前應(yīng)用去離子水少量多次充分洗滌以除去可溶性氨氮，減少測定誤差，提高方法準(zhǔn)確度、靈敏度；由于離心管的清洗等原因，建議采用濾紙過濾，以保證樣品的準(zhǔn)確性和可比性。另外，還需考慮定性濾紙對測定結(jié)果的影響，做定性濾紙空白對照。

4 結(jié)語

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，通過單因素多水平實(shí)驗(yàn)可以獲得測定地表水中氨氮測定優(yōu)化檢測條件：采用以KI，HgI2，NaOH配制納氏試劑；向250 ml酒石酸鉀鈉溶液中加入5 ml納氏試劑，以除去酒石酸加納中的氨氮，以降低空白值；反應(yīng)時(shí)間10～20 min后，進(jìn)行分光光度法的測定；控制樣品的pH 10.5左右；采用濾紙法做前處理以濾去絮凝沉淀物。

圖5 不同前處理對水樣氨氮測定的影響圖

［1］王朝明.談氨氮測定時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題［J］.長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17（1）：97-99.

［2］宋嵐.納氏試劑光度法測定水中氨氮的影響因素分析［J］.青海科技，2000，7（3）：42-43.

［3］王琪，李東峰，韓景彬.氨氮測定中稀釋方法的改進(jìn)［J］.甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，2000，13（4）：201-202.

［4］林小琪.定氨氮的幾個(gè)關(guān)鍵問題的探討［J］.廣西化工，2000，29（4）：50-52.