水體中氨氮分析方法研究進展

杜 永(十堰市環境保護監測站，湖北 十堰 442000)

水體中氨氮分析方法研究進展

杜 永
(十堰市環境保護監測站，湖北 十堰 442000)

氨氮是我國水體環境監測的重要指標。本文重點歸納總結了近年來我國在水環境中氨氮分析方法的研究進展，內容主要包括：氨氮的化學分析方法和儀器分析方法，同時闡述了氨氮測定的發展方向。

水體；氨氮；分析方法；研究進展

氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨鹽(NH4+)形式存在的氮。氨氮廣泛存在于江、河、湖、海和地表水及地下水中，是水體的重要評價指標，是“十二五”國家污染物總量控制目標之一。水體中的氨氮主要來源包括兩方面：一方面是生活污水中各種蛋白質有機物在微生物作用下，發生復雜的生物化學作用，分解產生的NH3；另一方面是工業廢水如焦化廢水、合成氨化肥廠廢水和農業施肥等殘留的氮。水體氨氮含量較高時，極易引起富營養化，對水生生物和人們生活造成極大的危害[1]。

氨氮作為水體中有機污染的評價指標，其含量的多少是判斷水體污染程度的重要標志之一，是水質監測的必測項目[2]。隨著人們環保意識的提高，對建立簡便、快速、靈敏的氨氮分析方法提出了更高的要求。本文主要歸納總結了近年來我國水體中氨氮分析方法的進展。

1 分光光度法

1.1 納氏試劑分光光度法

孔慶池等[3]采用預蒸餾-納氏試劑光度法測定油廠及煉廠廢水中的氨氮，加入有機高分子聚合物聚乙烯醇(PVA)做膠體保護劑，提高了測定的靈敏度和準確度。

文獻[4]-[9]從顯色劑、掩蔽劑、顯色溫度、顯色pH值和顯色時間等影響因素，對納氏試劑分光光度法測定氨氮進行了詳細的探討，可以更好的指導實際操作。

肖翔群等[10]研究了納氏試劑分光光度法中所使用的掩蔽劑，指出酒石酸鉀鈉質量不穩定干擾測定效果，EDTA四鈉導致納氏試劑不顯示，這兩種物質不宜作為掩蔽劑使用；六偏磷酸鈉、蘋果酸鈉和乙酸鈉質量穩定，掩蔽性能優越，均可以作為國標測定方法的掩蔽劑。

呂佳等[11]建立了微量納氏試劑分光光度快速檢測方法，主要測定生活用水中的氨氮，樣品消耗量1 ml，顯色劑和掩蔽劑消耗量僅100 μL，檢出限為0.01 mg/L,線性范圍為0.02～2 mg/L。操作簡單，結果準確，適用于農村地區飲用水中氨氮的測定。

1.2 水楊酸-次氯酸鹽分光光度法

胡小玲等[12]對水楊酸-次氯酸鹽分光光度法中亞硝基鐵氰化鈉和次氯酸鈉的用量進行了優化，實際操作中更加方便。

劉林斌[13]采用數理統計方法，對納氏試劑光度法和水楊酸光度法的測定結果進行比較，指出兩種方法精密度和準確度均符合分析標準，但也存在不足之處，納氏試劑難以配制、有毒性；水楊酸光度法耗時。

田波等[14]比較了水楊酸、納氏試劑、靛酚藍、1-萘酚4種光度法，指出汞、苯酚、萘酚等均為有毒物質，同時納氏試劑和1-萘酚光度法的顏色顯色性較差，水楊酸-次氯酸鈉分光光度法更適宜用于水樣中氨氮的檢測。

張勇慧等[15]指出水楊酸-次氯酸鹽分光光度法使用的次氯酸鈉溶液不穩定，使用前需要標定有效氯和游離堿濃度，同時亞硝基鐵氰化鈉在酸性條件下容易生成氰氫酸，加大了廢液的處理難度[16]。

1.3 靛酚藍分光光度法(酚鹽分光光度法)

詹曉燕等[17]將靛酚藍分光光度法與納氏試劑分光光度法進行了比較，認為納氏試劑難以配制，靛酚藍光度法更方便，準確，易于操作。

魏海峰等[18]對靛酚藍分光光度法測定水體中的氨氮進行了改進，研究了不同溫度、催化劑錳和丙酮對靛酚藍反應的影響，40 ℃水浴下，反應15分鐘達到平衡，提高了分析效率和準確性，加入適量的Mn2+，3分鐘后該反應完全，而丙酮會抑制反應，方法改進后，實用性更廣，比原方法更快、更準確。

王中賀等[19]指出酚鹽分光光度法測定水體中氨氮，常溫下顯色20分鐘吸光度即達到穩定，同時闡明了含氯緩沖溶液的具體配制步驟。

水楊酸-次氯酸鈉鹽分光光度法和靛酚藍分光光度法實質都是Berthelet(貝特洛)反應，水楊酸與苯酚相比，具有易溶于水、制備方便、試劑穩定、毒性小、靈敏度高等優點，但水楊酸活性小，需要使用高濃度，同等水樣量水楊酸用量為苯酚的3.9倍[20]。

1.4 次溴酸鹽氧化法

張健等[16]在標準的基礎上[21]將氧化劑和顯色劑的濃度分別提高5倍，使得氨氮的測定上限擴大為原來的4倍，大大增加了方法的簡便性和實用性。

任妍冰等[22]優化了次溴酸鹽氧化法測定氨氮的實驗條件，考察了溫度、氧化時間、次溴酸鹽用量、氨基酸等影響因素，以及干擾離子對測定的影響，該方法檢出限為0.8 μg/L，測量范圍為0～0.1 mg/L；測定水樣時氧化時間控制在30 min，氧化劑需現配現用。

陳嵐[20]指出次溴酸鹽氧化法不適用污染較重、含有機質較多的水體，有機質多氧化劑不足，氨氮不能被全部氧化。

1.5 茚三酮分光光度法

鄭超等[23]在文中探討了顯色劑和還原劑用量、介質環境、反應溫度及反應時間等因素對反應體系的影響，新方法優于納氏試劑法，可用于檢測機構的水質檢測。

1.6 1-萘酚分光光度法[24]

水樣清液中加入次氯酸鈉和1-萘酚，形成藍綠色的靛酚絡合物，在720 nm處測定其吸光度，測定范圍0～0.35 mg/L。水樣存在的干擾及消除方法同納氏試劑分光光度法。

分光度光度法存在的共性問題是容易受到樣品濁度、色度和懸浮物的干擾。

2 電化學法

2.1 氨氣敏電極法[17]

星成霞等[25]用氨氣敏電極法測定火電廠循環冷卻水中的氨氮，研究了基線電位、ISA劑量、溫度、可溶性離子等對測定結果的影響，其中水溫對測定結果有顯著影響，水樣的濁度、色度不干擾測定，測定時不需要對水樣進行預處理。

王遠等[26]提出了基于電滲析離子轉型的水質氨氮監測方法，該方法以氨氣敏電極測定法為基礎，利用電滲析電解原理，通過解離去離子水生成強堿性電解水，再與待測水樣混合進行測定，實現了無需添加氫氧化鈉溶液水樣內銨離子的徹底轉型，操作簡單不會產生二次污染，運行成本低廉，方法具有較高的精密度和準確度。

林春鳳[27]用氨氣敏電極法測定煉油廢水中氨氮的含量，測試了總離子強度調節劑、干擾離子等對結果的影響，但是選擇性膜容易損壞，更換困難，重現性差，一定程度上限制了其推廣應用。

氣敏膜易被沾污，若不經分離，直接用于污水或污染較重的地表水中氨氮的測定，亦有困難[28]。

2.2 離子選擇性電極法

陳登美等[29]采用離子選擇性電極測定土地處理系統中的氨氮，電極法與納氏試劑光度法相比，測量濃度高達5000 mg/L，不受混濁度等的影響，測量時只需要加入硫酸鋁溶液作為離子強度調節，操作簡單。

2.3 吹脫-電導法

王維德等[28]建立了吹脫-電導法測定水體中的氨氮；90 ℃下，堿性環境中水體中的銨離子轉換成氨分子，在一定條件下，用氣體將氨帶出，再用稀硫酸吸收，吸收液電導率的變化在一定范圍與氨氮的吹出量成正比，檢出限為0.1 mg/L，檢測上限可達50 mg/L，但是低分子胺會被同時分離出來。

2.4 蒸餾-電位滴定法

穆季平[30]采用自動蒸餾儀、自動電位滴定取代傳統的蒸餾裝置和手動滴定，克服了傳統方法時間冗長、操作繁瑣，接觸有毒試劑，準確度和精確度不足的問題；操作簡單、方便、安全可靠、實驗分析周期短、試劑用量少且價格低等特點，不僅降低了實驗成本，而且檢測結果準確度高、精密度好。

3 蒸餾-中和滴定法

黃圖強等[31]依據銨鹽與甲醛反應生成等物質量酸的原理，析出的酸用酚酞指示劑，用標準氫氧化鈉溶液滴定，根據消耗的氫氧化鈉的消耗量，計算氨氮的含量；建立的方法系直接滴定法，可以快速測定高濃度含氨氮廢水中氨氮。甲醛法所測結果與國家標準分析方法蒸餾-滴定法比較無顯著性差異。該方法是直接取樣進行滴定，未經蒸餾等預處理，樣品自身的顏色會影響粉紅色滴定終點的判斷。

楊雪[20]對蒸餾-中和滴定法進行了改進，用磷酸鹽緩沖液代替輕質氧化鎂調節水樣呈微堿性，以硫酸代替硼酸做吸收液，以氫氧化鈉標準溶液代替硫酸溶液進行測定，改進后的方法適合于焦化等高氨氮含量廢水的分析測定。

蒸餾-中和滴定法存在氨溢出、液體爆沸的情況，導致精密度和準確度較低[32]。

4 儀器分析法

4.1 離子色譜法

楊文英等[33]選用DX-120型離子色譜儀，IonPac CS12A分離柱，淋洗液為20 mmol/L甲烷磺酸，流速為 0.60 ml/min，電導檢測器，直接測定經0.45 μm濾膜過濾的水樣，進樣環為25 μL，方法檢出限為0.010 mg/L，方法簡單、快速、無污染。

馬云云等[34]用ICS-1500型離子色譜儀，甲磺酸為流動相，等度洗脫，測定環境水樣中的氨氮，樣品消耗量少，進樣環為25 μL時，方法檢出限為0.010 mg/L，測量范圍0.04～15 mg/L。

黎永艷等[35]用ICS-3000離子色譜儀，以稀硫酸為流動相測定飲用水中氨氮。建立的方法同水楊酸分光光度法比較，離子色譜法精密度高、準確性好、操作簡便，可以同時測定多種陽離子。

袁明浩等[36]采用萬通883非抑制性離子色譜儀，C4150分離柱，以吡啶二甲酸和硝酸混合液為流動相測定工業廢水中的氨氮，試劑消耗少，靈敏度高，線性范圍寬。

4.2 連續流動分析/流動注射分析

韓熔紅[37]采用間隔流動分析(連續流動分析法)測定水樣中的氨氮，方法具有靈敏好、精確高、快速準確等特點，樣品消耗量僅為1.6 ml，檢測范圍為0.02～2.0 mg/L。

陳鳳凰等[38]采用QC8500流動注射分析儀，測定水中氨氮含量，次氯酸鈉有效成分的含量，對顯色有明顯影響，在分析過程中注意觀察峰面積的變化，補加次氯酸鈉。

朱敬萍等[39]采用流動注射法同時測定海水中的氨氮和磷酸鹽，優化了泵管的孔徑和水楊酸鈉的濃度。

何青青等[40]將在線蒸餾裝置與連續流動分析儀聯用用于污水中氨氮的檢測，免去了手工法冗雜的前處理工作，無人值守系統提高了工作效率。

4.3 氣相分子吸收光譜法

水樣中氨及銨鹽在約0.5 mol/L 酸度介質中，加入無水乙酸煮沸除去亞硝酸鹽等干擾，用次溴酸鹽氧化劑將氨及銨鹽氧化成等量亞硝酸鹽，然后在檸檬酸介質中加入無水乙醇，生成二氧化氮氣體，用空氣載入氣相分析吸收光譜的吸收管中，測定該氣體對來自鋅空心陰極燈213.9 nm 波長的吸光強度[41]。

周珂等[42]對國家標準分析方法[43]進行了改進，改進氧化劑的配比，提高氧化劑的氧化能力，氧化能力擴大3倍以上，拓寬氨氮的測定上限至100 μg；使用硫酸銨繪制工作曲線使得方法更準確合理。改進后的方法與納氏試劑等方法比較，測定范圍更寬，靈敏度更高和準確度更好。

周珂等[44]對氣相分子吸收光譜法測定氨氮的前處理和改進氧化效率兩個方面進行了改進，實現了低溫條件下快速準確測定，測定時在溶液中加入鹽酸-乙醇溶液并煮沸，消除亞硝酸根等干擾，固定高溫溶液中的氨氮，冷卻至60～70 ℃后迅速加入次溴酸鹽氧化劑后混勻，定容后可以立即測定，改進后方法的靈敏度提高了60%以上，銨鹽轉化為亞硝酸鹽的時間縮短到2分鐘，提高了工作效率，校準曲線穩定，可以提前配制；經驗證該方法的準確性和精密性良好。

周黔蘭等[45]采用無需蒸餾或者絮凝沉淀等前處理的氣相分子吸收光譜法，測定高鈣水中氨氮的含量，操作簡單，結果可靠。

王潔屏等[46]通過統計分析得到了氣相分子吸收光譜法測定氨氮校準曲線截距a值、斜率b參考值，分析人員可以參考用于判斷校準曲線是否合格。

陳小霞等[47]考察了氣相分子吸收光譜測定氨氮時水樣pH、COD濃度和NaOH試劑等因素對結果的影響，pH>1可以直接分析，COD小于200 mg/L，水中有機還原性物質對分析無影響，NaOH試劑可以保存三個月。

周黔蘭等[48]探究了氣相分子吸收光譜法測定氨氮時不確定度的來源，測定結果受到實驗過程中標準溶液配制、曲線擬合程度以及儀器測量重復性等因素的影響，其中繪制標準曲線是最主要的不確定度來源，標準溶液引入的不確定度次之。

劉琳娟等[49]采用氣相分子吸收光譜法測定海水中的氨氮，探討了pH值、氧化劑、懸浮物、保存時間等影響因素。

4.4 熒光法

陳曦等[50]采用熒光法測定海水中的氨氮，在pH=9.4的硼砂溶液中，鄰苯二甲醛與氨反應，生成具有熒光性的異吲哚衍生物，反應體系中加入非離子表面活性劑TritonX-100可以增強熒光強度，加入Na2SO3作為抗氧化劑，改善測定的重現性的同時可以提高熒光的強度，樣品最大消耗量為10 ml，檢出限為0.013 mg/L，線性范圍為0.02～0.5 mg/L。

4.5 固相顯色-反射光譜法[52]

經納氏試劑處理后的分子篩為吸收劑(分子篩為載體，同時起固相稀釋劑的作用)直接吸收反應池中試樣溶液堿化后析出的氨，氨同納氏試劑反應形成的絡合物與分子篩固相顯色體，采用反射光譜裝置測量，在一定的實驗條件下，反射吸收值與被測組分含量成正比；方法無需特別處理樣品，無干擾，檢測范圍0.1～8mg/L，但是吸收時間長達9分鐘。

5 酶法

陳一輝等[53]分別使用酶法和納氏試劑光度法測定實際廢水，指出酶法具有測定結果準確、測定成分濃度范圍寬、干擾少等優點，是測定水中氨氮快速、簡單的方法。

6 結語

氨氮的分析方法種類較多，各有特點。由于水樣品種的復雜性，對氨氮的分析方法提出了較高的要求。分光光度法因設備簡單、操作簡單，目前仍被廣泛應用；而隨著離子色譜儀、流動注射儀等儀器的普及，這些分析方法也得到一定的應用。針對不同類型的水體，開發簡便、快速、靈敏度高、選擇性好、環境友好的測定方法和在線實時監測及其儀器自動化與聯用技術是未來的發展方向。

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AReviewondeterminationmethodsofammonianitrogeninwater

Du Yong
(Environmental Protection Monitoring Station of Shiyan, Shiyan 44200, China)

Ammonia nitrogen is an important indicator of water environment monitoring in China. In this paper, the progress of ammonia nitrogen analysis in water environment in China in recent years is summarized. The main contents include: chemical analysis method and instrument analysis method of ammonia nitrogen, and the development direction of ammonia nitrogen determination is also discussed.

water; ammonia nitrogen; analytical method; research progresses

X-1

A

2017-05-22； 2017-08-13修回

杜永(1987-)，男，碩士，主要從事環境監測工作。E-mail：duyong87@126.com