探究納氏試劑分光光度法檢測水中氨氮存在實驗偏差的影響因素

陳江 (四川省宜賓生態環境監測中心站，四川 宜賓 644000)

0 引言

為了盡可能確保納氏試劑分光光度計檢測結果的精準性，研究和消除影響水中氨氮含量測定結果的因素就顯得至關重要。本文對納氏試劑分光光度法測定水中氨氮含量的實驗過程進行了嚴格地剖析，對可能造成實驗誤差的影響因素做出了詳細的探究，并對消除影響因素和條件優化做出了分析和總結，希望通過本次實驗能夠為該方法在實際情形中的應用提供理論依據和技術支持。

1 實驗原理

水中的氨氮一般以銨離子或游離態氨等形態存在，并且該形態下的離子會與納氏試劑發生顯色反應，生成淡紅色的絡合物。該絡合物的吸光度與氨氮含量在波長420 nm處呈現出正比的線性關系。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

分光光度計、具塞比色管、電子天平、全玻璃蒸餾器、容量瓶、移液槍、磨口塞玻璃瓶、聚乙烯容量瓶、燒杯、濃硫酸、氫氧化鉀、碘化鉀、二氯化汞、無氨水、奈斯勒試劑、酒石酸鉀鈉、氯化銨 (優級純)。

2.2 方法

2.2.1 無氨水的配制

取0.1 mL相對分子質量98%的濃硫酸緩慢倒入盛有1 000 mL蒸餾水的全玻璃蒸餾器中進行蒸餾處理，待蒸餾出液滴后，舍去蒸餾前端50 mL蒸餾液和最后殘余的50 mL殘留液，同時要使用帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶收集中間餾分，待用。需注意無氨水需配制兩次才能滿足后續實驗需求。

2.2.2 銨標準使用液的配制

在電子天平上準確稱量1.909 5 g氯化銨，放入干凈的燒杯中用無氨水進行溶解，溶解完全后轉入500 mL的容量瓶中，此時注意燒杯要用無氨水沖洗3遍，并將沖洗液倒入容量瓶中，然后再添加無氨水定容至刻度線，此時容量瓶中為1.00 mg/mL銨標準儲備液。使用移液槍準確移取2.5 mL銨標準儲備液放入250 mL容量瓶中，添加無氨水定容至刻度線，此時容量瓶中為0.010 mg/mL的銨標準使用液。配置過程均使用無氨水。

2.2.3 納氏試劑的配制

(1)用電子天平準確稱量15 g氫氧化鉀和7.08 g奈斯勒試劑；

(2)50 mL無氨水在燒杯內將稱量好的氫氧化鉀粉末充分溶解，并將其降溫到25 ℃；

(3)稱量好的奈斯勒試劑用20 mL無氨水溶解后，借助超聲設備促進溶解。若超聲可充分溶解，就要用移液槍向里面逐滴加入二氯化汞溶液，產生朱紅色絡合物就馬上停下操作；若超聲后就已經出現朱紅色絡合物，則無需滴加二氧化汞溶液。

2.2.4 酒石酸鉀鈉溶液

在電子天平上準確稱量50 g酒石酸鉀鈉放入燒杯內，然后放入100 mL無氨水進行溶解，加熱沸騰一段時間，盡可能除盡氨后，再降溫至25 ℃，然后將除去氨后的液體倒入100 mL容量瓶中，并定容。

2.3 標準曲線繪制

取干凈的50 mL具塞比色管8支，并進行1～8號的標記，向管內依次加入0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL和10.00 mL銨標準使用液，并用水定容至刻度線，再統一加入1.00 mL配制好的酒石酸鉀鈉溶液，渦旋混勻后靜置15 min。在使用分光光度計測定吸光度時，要選擇10 mm光程的比色皿并將波長調至420 nm，選用純水作為參照標準。加入銨標準使用液所得吸光度，與純水對照組測得的吸光度，其二者之差即為校正吸光度。

2.4 水樣測定

取干凈的50 mL具塞比色管9支，并進行1～9號的標記，其中1～8號具塞比色管依次放入0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、 8.00 mL和 10.00 mL銨 標 準使用液，并用無氨水定容至刻度線；第9支具塞比色管內直接加入50 mL處理好的水樣。然后向9支具塞比色管中均放入1.00 mL配制好的酒石酸鉀鈉溶液，經渦旋后，再分別放入1.00 mL納氏試劑并渦旋搖勻，靜置15 min。在420 nm波長條件下，選擇1 cm光程的比色皿進行測定。

3 結果與討論

3.1 結果

本次實驗得到的實驗數據如表1所示。

表1 實驗結果

該實驗結果的擬合程度R2為0.9671，表明該圖所得回歸方程可以表示凈吸光度與氨氮含量的關系。因此，測得水樣中的凈吸光度，就可以通過標準曲線圖和線性回歸方程計算出水中氨氮含量。

3.2 水樣中干擾物質的影響

檢測水樣中若存在不透明的渾濁物質，或者被染成其他顏色，就會檢測氨氮含量或多或少地造成偏差。因此，在測定水樣前必須采用一定的技術方法進行清潔。目前水樣處理的方法有很多，而且能夠根據水樣的不同狀態針對性地處理，例如，可用絮凝沉淀法處理水質本來就比較好的水樣；可用蒸餾法處理工廠排放的廢棄污水；可用酸堿中和方法處理有機廢水，避免有機氮在酸性環境中被分解成氨氮。在相同酸性環境下，無機廢水中氨氮的轉化效率會明顯低于有機廢水，因此存放數日，在檢測時也幾乎不會對氨氮含量造成太大的影響。

3.3 顯色時間的影響

在實際檢測時，顯色時間的長短對吸光度存在一定影響，這可能造成水中氨氮含量的變化。為驗證這一猜想，我們又對顯色時間和水樣吸光度進行了有關測定。實驗結果表明，顯色時間并不是越長越好。當顯色時間在10 min以內時，雖然吸光度展現出增長現象但數值并不是很高；當顯色時間在15～35 min之間時，吸光度的趨勢呈現穩定的狀態，且數值達到最高；當顯色時間大于40 min時，吸光度表現出下降的狀態而且數值是緩慢降低的。綜上所述，在使用納氏試劑分光光度法測定水中氨氮過程中，顯色時間最好是在15～35 min之間。

3.4 顯色溫度的影響

有實驗表明，實驗溫度會對納氏試劑以及水中氨氮的轉化效率產生影響，從而造成實驗結果存在誤差。為驗證該實驗結論并且確定納氏試劑分光光度法檢測氨氯含量最適的顯色溫度，我們確定了7個不同的實驗溫度，并采用相同的15 min顯色時間進行檢測。試驗結果表明，顯色溫度為20～25 ℃時顯色比較充分且吸光度的數值較大。因此，在實驗過程中最好選用20～25 ℃為檢測時的實驗溫度。如果實驗室溫度過低，為了保證檢測結果的準確性，增加顯色時間是非常好的解決辦法。

3.5 實驗用水

在實驗過程中，無論是試劑配制還是清洗儀器都要使用無氨水，不然驗空白值較高。而空白值表明在實驗進程中存在干擾信息，過高的時候會對實驗結果產生明顯的影響。為避免空白值過高，試驗用水一律選擇無氨水。為了防止空氣中的氨進入無氨水中，對無氨水的容量瓶要進行密封處理，并且與氨水、銨鹽等試劑保持距離，分區域保存。

4 結語

綜上所述，影響水中氨氮含量測定的因素有很多，在水體檢測過程中盡量避免實驗誤差，提高檢測準確度至關重要。本實驗結果表明：水樣中的干擾物質、顯色時間、顯色溫度和試驗用水均會對水中氨氮含量產生或多或少的影響，而這些影響會直接關系到環境監管部門對水環境的管控和處理決定。因此我們要根據水樣測定時存在的問題有針對性地對這些影響因素采取有效措施，例如盡可能消除水樣中的渾濁物、金屬離子等干擾物質，選擇適宜的顯色溫度和時間，正確使用試驗用水等。此外，還要對實驗過程中其他有可能造成檢測結果大幅變化的因素如水樣的PH值、納氏試劑穩定性等進行探索和研究，確定它們的影響效果和影響原因，然后確定有效的解決措施來消除影響。