色度和濁度對納氏試劑分光光度法測定水中氨氮的影響研究

蔣成義 胡婉玉 吳家奎

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系，安徽 合肥 230011）

水體中的 NH4+、NO2-、NO3-等含氮化合物作為水生植物、藻類的營養(yǎng)鹽，是引起水體富營養(yǎng)化危害的主要物質(zhì)之一[1，2]。 其中，以游離氨（NH3）和離子銨（NH4+）形式存在的氨氮是判斷水體氮污染程度的重要指標(biāo)，也是各類污（廢）水排水的控制指標(biāo)，是我國水環(huán)境監(jiān)測的必測項(xiàng)目。

目前，氨氮的檢測方法主要有納氏試劑分光光度法、水楊酸-次氯酸鹽分光光度法、氣相分子吸收光譜法、氨氣敏電極法、離子選擇性電極法等[3-6]。其中，納氏試劑分光光度法靈敏度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高，作為國標(biāo)（HJ535-2009）推薦方法在環(huán)境監(jiān)測中被廣泛采用。使用該方法測定水樣時(shí)，如果水樣有色或渾濁，則需對水樣進(jìn)行絮凝或蒸餾預(yù)處理以消除干擾，工作較為繁瑣，尤其是當(dāng)樣品量大時(shí)會給測定工作帶來困難[7-9]。而且，絮凝預(yù)處理對水樣中懸浮物的去除還會影響氨氮結(jié)果的準(zhǔn)確性，如果能在不去除色度和濁度的情況下直接測定，將會大大提高檢測效率。本文將通過實(shí)驗(yàn)，研究水樣色度和濁度對測定結(jié)果的影響，并提出針對低色度、低濁度水樣氨氮測定的改良納氏試劑分光光度法，在保證方法準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上提高測定效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

水中以游離NH3和離子NH4+等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)會生成淡紅棕色絡(luò)合物，根據(jù)朗伯-比爾定律，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長420nm處測量吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)中所用試劑按照國標(biāo)方法HJ535-2009、GB13200-91和 GB11903-89進(jìn)行配制，均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析純化學(xué)試劑[7，10，11]。

其中，納氏試劑采用的配制方法為HgCl2-KI-KOH，色度由氯鉑酸鉀（K2PtCl6）和六水氯化鈷 （CoCl2·6H2O）獲得，濁度由硫酸肼和六次甲基四胺獲得。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)只要使用儀器為：SP-721E可見分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）、2cm石英比色皿、50mL具塞比色管、500mL蒸餾燒瓶。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

（1）配制含氨氮的色度、濁度系列溶液

分別配制氨氮濃度相同的濁度 （0～30度NTU）系列溶液和色度（0～30度）系列溶液。

（2）測定含氨氮的色度、濁度系列溶液吸光度

使用分光光度計(jì)對色度、濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行吸光度測定，對色度、濁度對氨氮測定中吸光度的影響進(jìn)行分析，提出修正方法。

（3）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

配制已知氨氮濃度、色度和濁度的水樣，然后分別按照HJ535-2009方法和修正方法對水樣氨氮進(jìn)行測定，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后作比較分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 繪制氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

在 8 只比色管中，分別加入 0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 和 10.00mL 濃度為 10μg/mL的氨氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其所對應(yīng)的氨氮含量分別為 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0 和 100.0μg，加水至標(biāo)線。加入1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，搖勻，再加入1.5mL納氏試劑,搖勻。靜置顯色20min后，在波長420nm下，用20mm比色皿，以純水作參比，測量吸光度。氨氮標(biāo)準(zhǔn)液系列濃度及吸光度數(shù)值見表1。

表1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)液系列吸光度

以空白校正后的吸光度為縱坐標(biāo)，以其對應(yīng)的氨氮含量（μg）為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線如圖1所示。線性擬合回歸方程為：Y=0.0069X-0.0082（其中，Y為吸光度，X為氨氮含量），相關(guān)系數(shù)為0.9997。

圖1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 繪制濁度標(biāo)準(zhǔn)曲線

在10只比色管中，分別加入0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00 和 9.00mL 濁度為500度（NTU）的濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至標(biāo)線，搖勻。其所對應(yīng)的濁度分別為0、10、20、30、40、50、60、70、80 和 90 度 （NTU）。 于 680nm 波長，用20mm比色皿，以純水作參比，測量吸光度，濁度標(biāo)準(zhǔn)液系列的吸光度數(shù)值見表2。

表2 濁度標(biāo)準(zhǔn)液系列吸光度

以空白校正后的吸光度為縱坐標(biāo)，以其對應(yīng)的濁度（NTU）為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。線性擬合回歸方程為：Y＝0.0041Xz-0.0035（其中，Y 為吸光度，Xz為濁度），相關(guān)系數(shù)為0.9998。

2.3 色度對氨氮測定中吸光度的影響

在10只比色管中，分別加入1.00mL濃度為10μg/mL的氨氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其所對應(yīng)的氨氮含量為10.0μg，加水至1/3。再加入1.0mL酒石酸鉀鈉溶液和1.5mL納氏試劑，加水至2/3，搖勻。靜置顯色20min后加2.5mL15%的KOH溶液，再分別加入 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00、2.50和3.00mL色度為500度的色度標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至標(biāo)線，搖勻。其對應(yīng)的色度分別為0、2、4、6、8、10、15、20、25 和 30 度。 在波長 420nm 下，用20mm比色皿，以純水作參比，測量吸光度。色度系列吸光度數(shù)值見表3。

表3 含氨氮的色度系列溶液吸光度

以扣除氨氮吸光度后的校正吸光度為縱坐標(biāo)，以其對應(yīng)的色度為橫坐標(biāo)，繪制擬合曲線。線性擬合回歸方程為：Y=0.0013Xs-0.0005（其中，Y為吸光度，Xs為色度），相關(guān)系數(shù)為0.9994。

2.4 濁度對氨氮測定中吸光度的影響

在10只比色管中，分別加入1.00mL濃度為10μg/mL的氨氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其所對應(yīng)的氨氮含量為10.0μg，加水至1/3。再加入1.0mL酒石酸鉀鈉溶液和1.5mL納氏試劑，加水至2/3，搖勻。靜置顯色 20min 后分別加入 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00、2.50 和 3.00mL 濁度 為500度（NTU）的濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至標(biāo)線，搖勻。其對應(yīng)的濁度分別為 0、2、4、6、8、10、15、20、25和30度。在波長420nm下，用20mm比色皿，以純水作參比，測量吸光度。濁度系列吸光度數(shù)值見表4。

表4 含氨氮的濁度系列溶液吸光度

以扣除氨氮吸光度后的校正吸光度為縱坐標(biāo)，以其對應(yīng)的濁度為橫坐標(biāo)，繪制擬合曲線。線性擬合回歸方程為：Y=0.0119Xz+0.0055（其中，Y為吸光度，Xz為濁度），相關(guān)系數(shù)為0.9995。

2.5 方法應(yīng)用及驗(yàn)證

通過上述的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低色度和低濁度水樣在使用納氏試劑分光光度法進(jìn)行氨氮測定過程中，色度和濁度與吸光度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。低色度和低濁度的水樣是可以不用預(yù)處理，而采用直接測吸光度再利用氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線方程Y＝0.0069X-0.0082進(jìn)行修正的方法測氨氮，修正時(shí)將色度或濁度產(chǎn)生的吸光度從總吸光度中扣除。具體修正方法見表5。

表5 低色度（濁度）水樣直接測氨氮修正方法

為了驗(yàn)證修正方法的準(zhǔn)確性，進(jìn)行了如下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：

（1）配制氨氮濃度為 1.00mg/L，色度為 20°水樣（濁度影響可忽略），取50mL按照HJ535-2009方法采用蒸餾預(yù)處理之后測定氨氮，另取50mL按照色度修正方法測氨氮。均進(jìn)行三組平行實(shí)驗(yàn)，測定結(jié)果見表6。

（2）配制氨氮濃度為1.00mg/L，濁度為20度（NTU）水樣 （色度影響可忽略），取50mL按照HJ535-2009方法采用絮凝預(yù)處理之后測定氨氮，另取50mL按照濁度修正方法測氨氮。均進(jìn)行三組平行實(shí)驗(yàn)，測定結(jié)果見表6。

表6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，使用納氏試劑分光光度法測定水樣氨氮濃度，水樣色度、濁度對測定結(jié)果的影響呈現(xiàn)線性關(guān)系。

（2）低色度、低濁度的水樣可以不用預(yù)處理，而采用直接測吸光度再利用修正公式進(jìn)行修正的方法測氨氮。該方法針對低色度、低濁度影響的水樣氨氮指標(biāo)測定更高效，并通過實(shí)驗(yàn)對比，證明該方法的準(zhǔn)確性能得到較好保證，具有推廣價(jià)值。

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