水中錳干擾氨氮含量的測定探究

冉勇華

[摘要]在測定含錳水中氨氮的含量時，用納氏試劑分光光度法進行測定，一是優化納氏試劑的配制過程，二是用光度計測定的時間是在加入納氏試劑10分鐘后，在10至25分鐘內必須完成;三是氨氮與錳的含量比在1：5以內測定結果沒有影響，超過1：5對測定結果產生影響;四是對EDTA-2Na掩蔽劑進行優化;五是對其測定影響進行原因分析?；诖?，探究其過程中的具體細節，供環境監測從業者參考。

[關鍵詞]納氏試劑;錳;氨氮;掩蔽劑;原因分析

[中圖分類號]X832

[文獻標識碼]A

1 引言

氨氮作為表征水和廢水被污染的常規因子之一，現行的檢測方法有《水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）》、《水質氨氮的測定流動注射-水楊酸分光光度法（HJ 666-2013）》《水質 氨氮的測定 連續流動-水楊酸分光光度法（HJ 665-2013）》《水質 氨氮的測定 蒸餾-中和滴定法（HJ 537-2009）》《水質 氨氮的測定 水楊酸分光光度法（HJ536-2009）》和《水質氨氮的測定 氣相分子吸收光譜法（HJ/T195-2005）》等共6種方法。目前，《水質氨氮的測定 納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）》方法被廣泛應用于全國的省、市、縣級環境監測站、第三方檢測機構和工業企業中。之所以能被廣泛使用，根本原因就在于其方法簡單、快捷。但是，錳對該方法的干擾，標準中并沒有明確其含量的高低，很顯然，會導致我們在環境監測執法過程中產生偏差甚至得出錯誤的結論，經查閱相關文獻，發現王抒倩和姜恩明等的文章提出了錳對氨氮的含量有影響，但具體機理不明確。為此，筆者進行了大量的實驗，發現錳對氨氮呈現正干擾趨勢，也對王抒倩文獻的掩蔽劑進行進一步的探究，遂將結果與同行分享。

2 方法與結果

2.1 主要儀器

UV-2601紫外可見分光光度計等

2.2 主要試劑

氫氧化鈉（G.R），國藥集團化學試劑有限公司;氫氧化鉀（A.R），國藥集團化學試劑有限公司;碘化鉀（A.R）、氯化汞（HgCl₂），銅仁化學試劑廠;酒石酸鉀鈉，成都金山化工有限公司;EDTA-2Na鹽國藥集團化學試劑有限公司;七水合硫酸鋅（G.R）國藥集團化學試劑有限公司;硫酸錳（A.R），天津科密歐化學試劑有限公司。

2.3 方法原理及干擾

利用HJ 535-2009原理，即利用游離態的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物，該絡合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長420nm處測量其吸光度。在此過程中，采用標準溶液加入錳離子的方法，從樣品預處理（絮凝沉淀）開始，直到樣品分析結束。

2.4 主要試劑的配制

2.4.1 納氏試劑的優化配制

稱取15.0g氫氧化鉀，溶于50ml水中，冷卻至室溫。另取5.0g碘化鉀，溶于10ml水中，在超聲波助溶條件下，將約2.35g二氯化汞粉末分多次加入碘化鉀溶液中，直到溶液呈深黃色或出現淡紅色沉淀溶解緩慢時，繼續加入少量二氯化汞粉末至少量朱紅色沉淀不再溶解時，將冷卻的氫氧化鉀溶液緩慢地加入二氯化汞和碘化鉀的混合液中，并稀釋至100ml，于暗處靜置24h，并抽濾瓶（0.45μm微孔水濾膜）抽濾，貯于聚乙烯瓶內，用聚乙烯蓋子蓋緊，存于暗處。

2.4.2 EDTA-2Na溶液的制備

稱取5gEDTA-2Na于量瓶，加入100ml新制備去離子水，超聲溶解后，用新制備去離子水稀釋至刻度，即得。其余濃度用此作母液稀釋。

2.4.3 1000mg/L Mn溶液的配制

精密稱取3.0731g一水合硫酸錳固體于1000ml量瓶中，用新制備去離子水定容至刻度，即得。其余低濃度用此母液稀釋。

2.4.4 其余試劑配制同HJ 535-2009試劑配制相同。

2.5 干擾測定結果

試驗設計以氨氮分別為0.00、0.20、0.50、1.00mg/L進行實驗，同時加入錳分別為0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mg/L對上述氨氮進行實驗。所得結果見表1

通過表1可知，1錳離子濃度越高，對氨氮測定結果的影響就越大;2錳離子與氨氮的比例不同，其影響的程度不同，當氨氮：錳濃度比例為1：5以內，不存在顯著性差異，比例1：100時，所得結果會相差2.4倍之高。很顯然，選用掩蔽劑來掩蔽錳離子對氨氮的干擾尤為重要。否則，必須更換成其他方法測定。

2.6 排除干擾試驗結果

用EDTA-2Na做掩蔽劑，分別配制濃度為0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的溶液進行試驗，以氨氮濃度0.20、1.00mg/L做掩蔽劑EDTA-2Na最佳選擇濃度。所得結果見表2。

由表2可知，1以氨氮0.2與錳2.5測定結果為例，即氨氮與錳濃度比例為1：12.5時，用EDTA-2Na掩蔽后對測定結果有顯著降低，但測定結果仍然較高，也達不到環境監測相對誤差≤15%的技術要求;2在氨氮與錳比例為1：5以下，用EDTA-2Na掩蔽比沒有掩蔽效果要好，在0-0.5%范圍內，隨著FDTA-2Na濃度升高，測定結果顯著降低，更加接近氨氮真實值，在0.5%至1.0%范圍內，對測定結果影響均接近真值。很顯然，EDTA-2Na掩蔽劑濃度為0.5%時為最佳掩蔽濃度。

3 結論及原因分析

（l）錳對水中氨氮的測定影響主要取決于氨氮含量與錳含量的比例關系，當錳與氨氮含量的比例沒有超過1：5，氨氮的測定結果加入1ml0.5%EDTA-2Na比未加入效果要好。

（2）納氏試劑分光光度法測定含錳水中氨氮含量，必須嚴格按照標準進行測定的同時建議用0.5%EDTA-2Na進行掩蔽，必要時進行核查和驗證。

（3）用優化的方法配制納氏試劑，試劑配制省時省力，在二氯化汞溶解過程中可以節約至少2小時。試劑空白值低于0.030并很穩定，基本上可以穩定3個月以上，3個月后要使用每月只需要用抽濾瓶（0.45μm微孔水濾膜）抽濾一次即可。以后每個月使用前抽濾，則納氏試劑穩定時間可以達1年以上。

（4）實驗過程中，在10至25分鐘內測定完畢對測定結果影響不大，超過25分鐘后吸光度相差達0.006以上，必然導致測定結果后面比前面大。

（5）錳對氨氮的測定影響原因分析如下：水質中存在不同程度的溶解氧，如同時存在Mn²⁺，在堿性條件下，Mn²⁺生成Mn（OH）₂肉色沉淀，再與水中溶解氧結合生成Mn0（OH）₂的棕黃色化合物，量少時為絡合物，量多的時候會形成沉淀，其顏色與氨氮顯色后的色澤相符，且色澤與Mn²⁺離子濃度成正比，必然影響氨氮的測定結果。

EDTA-2Na與酒石酸鉀鈉同時掩蔽錳而消除正干擾，其機理為M在強堿條件下與兩種化合物均生成絡合物，掩蔽了錳不能與溶解氧結合形成棕黃色絡合物，由于絡合物的形成是可逆反應，隨著時間的延長，錳必然會緩慢釋放出來，仍然會與溶解氧結合形成棕黃色絡合物，導致吸光度變高，測定結果比實際結果大。

[參考文獻]

[1]王抒倩.用酒石酸鉀鈉加EDTA-2Na排除錳對氨氮檢出的影響[J].鎮江醫學院學報，1997（04）.

[2]姜恩明，徐威，朱延偉，等.生活飲用水中錳對氨氮檢出影響的初探[J].環境與健康雜志，1996（04）.