納氏試劑分光光度法測定水質氨氮預蒸餾方法的改進

柴江君

（萬子健檢測技術（上海）有限公司，上海 201800）

氨氮是我國水環境檢測的重要指標之一，《水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）[1]是測定水質氨氮的常用方法，當水樣渾濁或有顏色時，該標準用蒸餾法對樣品進行預處理，但該處理方法的測定結果偏低，遠遠超出誤差允許范圍[2]，這主要是由于硼酸吸收液的酸度對比色測定結果有重要影響，因此在水樣蒸餾法預處理后，吸收液的酸度需用氫氧化鈉進行中和處理，但方法中對氫氧化鈉的加入量及中和硼酸的程度未作具體說明，導致測定結果偏低[3]。以硼酸為吸收液，用氫氧化鈉溶液調節pH值約為10，可消除硼酸酸度的影響[4]，中和后的硼酸吸收液在加入納氏試劑后，顯色的pH值適宜范圍是11.8～12.4[5]。

針對HJ 535-2009預蒸餾法測定水中氨氮結果偏低的問題，本文提出降低硼酸吸收液濃度，使用90 mL硼酸溶液（濃度：2.5 g/L）作為氨氮預蒸餾的吸收液，同時對預蒸餾前處理的流程做了優化處理。

通過多次實驗，本文對改進后的納氏試劑分光光度法測定氨氮預蒸餾方法的可行性進行了研究和探討，并采用加標回收率和氨氮標準樣的方式對試驗過程進行質量控制，確保檢測數據的準確、可靠。

1 實驗原理

實驗對水中以游離態的氨或銨離子等形式存在的氨氮在弱堿性條件下進行蒸餾，蒸餾釋出的氨被吸收于硼酸溶液中，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420 nm處測量吸光度。

2 實驗儀器

實驗儀器包括：（1）紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司，T6新世紀），用20 mm比色皿；（2）多功能蒸餾裝置（山東霍爾德電子科技有限公司，HD-ZL60D）；（3）電子天平（METTLER TOLEDO，ME204/02）；（4）純水器（默克Milli-Q，Synergy UV）。

3 實驗試劑

實驗試劑包括：

（1）無氨水，用市售純水器2（4），在無氨環境中臨用前制備。

（2）硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液（pH9.5）：①儲備液A：c（硼砂）=0.05 mol/L：稱取19.05 g硼砂（Na2B4O7.10H2O）溶于水中，稀釋至1 000 mL，②儲備液B：c（NaOH）=0.2 mol/L：稱取4 g氫氧化鈉溶于水中，稀釋至500 mL，把17.6 mL B溶液加入到50 mL A溶液中，稀釋至200 mL，即得pH為9.5的硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液。

（3）鹽酸，ρ（HCI）=1.18 g/mL。

（4）納氏試劑：市售。

（5）酒石酸鉀鈉溶液，ρ=500 g/L：稱取50.0 g酒石酸鉀鈉溶于100 mL水中，加熱煮沸以驅除氨，充分冷卻后稀釋至100 mL。備注：銨鹽含量較高的酒石酸鉀鈉，依靠加熱煮沸或加納氏試劑沉淀不能完全除去氨，此時可以加入少量氫氧化鈉溶液，再把溶液煮沸使體積蒸發掉20%～30%，待冷卻后，用無氨水稀釋至原體積。

（6）氫氧化鈉溶液：c（NaOH）=1 mol/L。

（7）鹽酸溶液：c（HCl）=1 mol/L。

（8）硼酸溶液：ρ=2.5 g/L：稱取2.5 g硼酸溶于水中，稀釋至1 L。

（9）溴百里酚藍指示劑：ρ=0.5 g/L。

（10）氨氮標準溶液：①氨氮標準貯備溶液：市售有證標準物質1 000 μg/mL，②氨氮標準工作溶液：用市售有證標準物質（3（10）①）稀釋至10 μg/mL，臨用前配制。

實驗用試劑均使用符合國家標準的分析純化學試劑，用無氨水稀釋樣品和配制試劑。

4 預蒸餾方法

量取250 mL水樣，加入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍指示劑，必要時用氫氧化鈉溶液3（6）或鹽酸3（7）溶液調整pH至6.0（指示劑呈黃色）～7.4（指示劑呈藍色），加入5 mL、pH為9.5的硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液及數粒玻璃珠，立即連接好蒸餾裝置2（2）。將90 mL硼酸溶液（3.8）移入250 mL容量瓶內，確保冷凝管出口（冷凝管出口接一小段錐形玻璃管）在硼酸溶液液面之下。在蒸餾裝置2（2）上設置餾出液體積，加熱蒸餾，使餾出液速率約為10 mL/min，待餾出液達240 mL時，停止蒸餾，定容至250 mL。

改進前后的預蒸餾方法比較見表1。

表1 改進前后的預蒸餾方法比較

5 實驗過程和結果

5.1 標準曲線

在8個50 mL比色管中，分別加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL氨氮標準工作溶液3（10）②，加水至標線；加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液，搖勻；再加入納氏試劑1.5 mL，搖勻；放置10 min后，在波長420 nm下，用20 mm比色皿，以水作參比，測量吸光度。

以空白校正后的吸光度為縱坐標，以其對應的氨氮含量為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程為 Y=0.00736x-0.0022，相關系數r=0.9999。各標準曲線點對應的吸光度見表2。

表2 各曲線點對應的吸光度

5.2 工作曲線

在8個250 mL容量瓶中，分別加入0.00、2.50、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00和50.00 mL氨氮標準工作溶液3（10）②，加水至標線，搖勻后移入500 mL蒸餾燒瓶中，按照預蒸餾方法4進行處理；分別取經預處理的試樣50 mL，加入50 mL比色管中，然后按與標準曲線相同的步驟繪制工作曲線，得回歸方程為 Y=0.00729x-0.0025，相關系數r=0.9998。各工作曲線點對應的吸光度見表2。

5.3 實際樣品（地表水、地下水、工業廢水和生活污水）的測定

按照水質采樣規范，實驗人員分別采集一個地表水樣品、一個地下水樣品、一個工業廢水樣品和一個生活污水樣品，按照預蒸餾方法4對樣品進行處理。取經預處理的水樣50 mL，按與工作曲線相同的步驟測量吸光度，平行測定6次，同時對加標后的水樣平行測定6次。具體測定結果見表3和表4。

表3 實際樣品（樣品1、樣品2、樣品3和樣品4）按照標準曲線計算結果 單位：mg/L

表4 實際樣品（樣品1、樣品2、樣品3和樣品4）按照工作曲線計算結果 單位：mg/L

另外用水代替試樣進行空白試驗，按與樣品相同的步驟進行前處理和測定。

從表3和表4可見，實際樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的加標回收率均在95%～105%以內，相對標準偏差均＜2%，采用標準曲線計算和采用工作曲線計算結果沒有明顯差別。

5.4 氨氮標準樣品（質控樣）的測定

氨氮標準樣品為壇墨質檢科技股份有限公司生產，產品批號分別為B22110063和B22110195。用干燥潔凈移液管準確移取上述氨氮標準樣品10.00 mL加入容量瓶，用水定容至250 mL，混勻后立即使用，此時的標準值分別為（0.209±0.021）mg／L和（0.420±0.032）mg／L。

按照樣品測定的步驟測定氨氮標準樣品（B22110063和B22110195），各平行測定6次。具體測定結果見表5。從表5可見，兩個氨氮標準樣品進行的6次平行測定，結果均在標準值范圍內，相對標準偏差均＜2%，采用標準曲線計算和采用工作曲線計算結果也沒有明顯差別。

表5 氨氮標準樣品（B22110063和B22110195）的測定結果 單位：mg/L

6 結論

氨溶于水成為氨水，具有弱堿性，因此微酸性的吸收液理論上應該有利于氨的吸收；改進后的預蒸餾方法的硼酸用量僅為HJ 535-2009[1]標準方法的22.5%，硼酸濃度顯著降低，而且納氏試劑是強堿性溶液，對吸收液的微酸性具有一定的中和作用，因此無需調節硼酸吸收液的酸度就可進行比色測定。

本研究工作表明，采用改進后的方法測定水中氨氮，不僅省去用氫氧化鈉調節硼酸吸收液pH值的過程，而且實際操作更簡便、檢測工作更高效；試驗結果用標準曲線和工作曲線分別進行計算，實際水樣的加標回收率均在95%～105%之間，相對標準偏差均＜2%，標準樣品測定結果均在標準值范圍以內，相對標準偏差均＜2%，采用標準曲線計算和采用工作曲線計算出的結果沒有明顯差別。本法檢測結果數據穩定可靠，精密度和準確度均滿足水質氨氮檢測的要求，適用于水中氨氮的檢測，建議將其納入測定水質氨氮的國家標準中。