我國環境監測中水體氨氮分析方法和影響因素綜述

孔 杰

（唐山市環境保護局灤縣分局，河北 唐山 063700）

氨氮普遍存在于地表水和地下水中，它主要以游離氨（NH3）和離子氨（HN4+）的形式存在。水中氨氮的來源主要有生活污水中含氮有機物受微生物作用分解的產物、某些工業廢水及農田排水。當氨氮含量較高時，它會對動物和人體造成較大的危害。由于氨氮含量的多少是判斷水體污染程度的重要依據，因此本文綜述了氨氮的分析方法。

1 氨氮分析方法

1.1 分光光度法

在水體氨氮含量分析方法中，分光光度法是應用率較高的一種試驗方法。依據結合試劑的不同，人們可以將分光光度法分為多種。其中一種是納氏試劑分光光度法，該方法主要分析和測定的對象是清潔飲用水、天然水中的氨氮含量。分光光度法具有操作簡單、靈敏等優點，卻也存在不足，例如，在測定的過程中，容易受到其他因素的影響和干擾，水中的金屬離子、酮類、醛類會對其造成影響，還有水體是否渾濁、水體顏色是否符合標準等。

要想獲得準確的數據，人們就要做好充分的試驗準備，在測定之前，用苯酚-次氯酸鹽比色法進行水體的預處理，這種方法操作靈敏、便捷，具有較高的穩定性。分光光度法適用范圍越來越廣，逐漸成為氨氮檢測的常用方法。有學者指出，人們可以首先利用硫酸來消煮土壤，接著用氫氧化鈉中和硫酸，達到一個適宜的pH值，促使其數值符合相關要求，沉淀分離溶液中的相關粒子，形成性能穩定的綠色化合物，其主要的化學原理是溶液中的NH4+和二氯異氰尿酸鈉發生了化學變化[1]。通過這一步驟，試驗結果的準確度得到顯著提高，優勢較為明顯。

1.2 離子色譜法

離子色譜法也是測定大氣氨含量的一種常用方法，其操作步驟為：首先采用離子色譜儀來分析采集的樣品，通過對比靛酚藍比色法進行研究分析。對比相關結果可知，離子色譜法在氨含量的測定中數值更加準確，操作更為快捷，適用范圍廣，靈敏度高，是一種更佳的測定方法。

1.3 離子選擇性電極法

離子選擇性電極法具有以下優點：測定范圍較廣，沒有過多局限；在測定之前不需要水體的預處理，這樣可以節約試劑和時間。在弱堿性的環境下，廢水中加入掩蔽劑二鈉鹽，可以輕松地去除很多干擾粒子，為試驗提供便利條件，滿足綠色試驗和保護環境的要求。該測定方法獲得的數據具有很高的準確度和精密度，試驗效果和分光光度法一樣。采用離子選擇性電極法進行水體中氨含量的測定，取得了令人滿意的試驗結果。

1.4 流動注射分析法

有學者在測定電廠水NH3態氮中使用了流動注射分析法，測定結果顯示，0.05～0.06 mmol/L的中存在線性相關[2]。王偉測定水中氨氮含量時利用的技術是流動分析技術，深入研究了各種試驗條件對結果的影響，發現這種方法幾乎不會受到各種因素的影響，飲用水和污染水都可以通過這種方法來測定[3]。徐華華等將氣體擴散膜裝置的方法加入到流動注射體系中，在氫氧化鈉溶液中加入NH4+水樣，兩者發生化學反應，NH4+轉化為NH3，經過擴散后，透過氣體分離膜，水樣中微量NH4+被有效分離，之后測定氨氮含量，實踐證明了此方法具有良好的效果[4]。

1.5 儀器分析法

隨著科學技術的不斷進步，可以用來進行氨氮分析的儀器越來越多。儀器分析法用到的儀器是凱式定氮儀，這種儀器充分利用蛋白質中氮含量恒定的原理，通過測定樣品中的氮含量，計算蛋白質含量。該儀器的工作原理為：不需要消解水樣，只需要加入適量的氫氧化鈉，就可以調節水樣的酸堿性，中和水樣中的銨鹽，使氫氧根和銨根離子發生化學反應，形成氨；然后，蒸餾和析出氨，尾氣吸收用到的試劑是硼酸溶液；接著，用電位滴定儀滴加硫酸溶液。原因是硼酸溶液將氨完全吸收之后，溶液的酸堿值就會升高，向溶液中滴加硫酸溶液，可以改變pH值，使其達到初始水平。當接近終點時，要注意降低滴定速度，然后結合硫酸的消耗量，計算水樣中氨氮的含量。

色譜分析法是另外一種方法，其也叫層析法，這種方法應用的是物理分離技術，具有較高的效能，是同時結合其他檢測手段形成的。色譜分析法適用于有復雜成分樣品的分離和分析。相關試驗表明，采用色譜儀進行檢測有很多優點，比如，可以獲得較高的精密度和準確度，操作簡便，易上手，靈敏度較高，滿足環境保護要求。這種測定方法符合綠色試驗的要求，值得推廣和應用[5]。

1.6 水楊酸分光光度法

水楊酸分光光度法的原理是，以亞硝基鐵氰化鈉的存在為前提，銨與水楊酸鹽、次氯酸鹽發生化學反應，產物為藍色化合物。比色測定的點在697 nm處，測試范圍為：當最大試樣體積為8 mL時，此時的氨氮濃度是1 mg/L，使用比色皿規格為10 mm時，檢測濃度的最低值為0.01 mg/L[6]。

1.7 氨氣敏電極法

氨氣敏電極法的原理為：指示電極是以氨氣敏電極為平頭pH玻璃電極，以銀-氯化銀為參比電極，形成一組電極對，將其全都置于盛有氯化銨內充液的塑料套管中。氯化銨的濃度為1 mg/L，套管底部有一層有氨氣可以透過的透氣膜。氨氣進入內充液后溶于水，生成銨根離子和氫氧根離子。此時，內充液的pH逐漸升高，這也導致玻璃電極發生變化。當溶液離子強度、酸度和性質都保持恒定值時，電極參數在恒定條件下,測得溶液的電位值與氨濃度符合能斯特方程。試驗數據的精密度和準確度均符合生活污水水質分析的質量要求。降低電極內充液的濃度和在pH調節劑中加入10%的乙醇，可以減少Nernst響應偏差，擴大線性范圍，使得檢出限降低。此外，應用離子選擇電極法測定廢水中的氨氮，免去了樣品預蒸餾的過程，但廢水中可能存在鐵離子、鈣離子等多種干擾物質。在強堿性的環境下，人們可以加入掩蔽劑，如Na2EDTA，則干擾物質對測定造成的影響可以忽略不計。

2 影響因素

2.1 水樣的保存

通過氨氮水樣保存時間的測定，人們發現，把5 mL硫酸加入到1 L含有氨氮的地表水中，兩者發生氧化還原反應，直到pH小于2，便可以達到抑制氨氮水解的效果。將水樣置于20～28℃的環境中保存15 d，15 d后發現操作對氨氮的測定結果影響十分微弱。有學者進行了對比試驗，采集水樣后立刻加入鹽酸進行酸化，直至pH值小于2。注入聚乙烯瓶保存，保存環境為密閉環境，室溫保存30 d，試驗發現，氨含量恒定。值得注意的是，確保待測水樣不受到氨的污染，放在隔離于實驗操作室的地方，涉及濃氨水和氨緩沖液的試驗，應注意在通風櫥內完成，同時注意氨氮測定要與其分開測定，以免相互干擾，對試驗結果造成影響。

2.2 溫度

有學者研究得出，配制的納氏試劑加入氯化汞時，碘化鉀溶液的溫度會發生變化，溫度稍微升高，大概在40℃，檢出限相對較低，反應靈敏度較高。納氏試劑的保存條件是在低溫條件下，冰箱的冷藏室是不錯的選擇，這樣可以防止顏色加深，從而確保空白值的穩定性。在測定氨氮過程中，若使用氨氣敏電極測定，應注意水樣溫度和標準溶液溫度保持恒定，這樣才能使電極斜率與標準電勢保持恒定不變。

2.3 pH

相關試驗表明，當水體中的氨氮測定值為0.236 mg/L，這時的水樣呈現的是酸性，水體的pH值大于7時，測定值為1 035 mg/L；當水體的pH值等于7時，氨氮測定值為0.920 mg/L。這些數據說明，水體中的氨氮含量和酸堿度有著密切的聯系。在測定水體氨氮含量時采用納氏試劑，把氫氧化鈉溶液加入水體中，對納氏試劑有較大影響。經過多次重復試驗得出結論，中和10 mL硼酸的氫氧化鈉最佳用量是5 mL，而這時測定的pH值是12.49。當溶液環境的pH＜11時，溶液中的銨根離子就不能全部轉化為NH3，導致的結果就是測定值偏低；當溶液環境的pH＞11時，有99%的完全轉化成NH3，此時pH值對測定電極電位不會產生影響。

3 結語

測定水體中氨氮含量的方法有很多，但是每一種方法都有不足之處。其中，最經典的測定方法是納氏試劑比色法，但是這種方法的缺點就在于容易受到水中有色離子的影響，不能保證試驗數據的準確性。水楊酸-次氯酸鈉比色法較其他方法來說比較靈敏、穩定，但缺點和比色法一樣。在環境監測中，水體氨氮分析方法是十分必要的，水是萬物之源，僅憑這一點就足以引起人們的重視，在實際監測中，選擇合適的方法尤為重要。

1 楊玉珍，王 婷，馬文鵬.水環境中氨氮危害和分析方法及常用處理工藝[J].山西建筑，2010，2（20）：123-125.

2 汪小豐，王士相，王 媛.流動注射分析法測定生活飲用水及水源水中的氨氮[J].江蘇預防醫學，2004，15（3）：72-73.

3 王 偉.流動注射分析地表水中氨氮含量[J].中國環境監測，1993，（6）：20-21.

4 徐華華，陳劍宏.流動注射氣體擴散技術測定水中微量硫離子的研究[J].分析化學，1992，（7）：844-846.

5 李國慶.幾種氨氮水質在線自動監測儀比較[J].中國環保產業，2012，2（2）：98-99.

6 郭 虹，毛海泉，郝 靜.水楊酸鹽分光光度法測定空氣中的氨[J].環境與職業醫學，2010，27（7）：429-431.