□單彩霞(濮陽水文水資源勘測(cè)局)

0 引言

氨氮含量的多少是判斷水體污染程度的重要標(biāo)志之一。目前水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域測(cè)定氨氮的方法眾多，納氏試劑分光光度法由于其操作簡(jiǎn)便、靈敏度較高等優(yōu)勢(shì)，被作為測(cè)定氨氮的首選國(guó)標(biāo)經(jīng)典方法[2]。

水中氨氮測(cè)定受多方面因素的影響，反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系的pH、納氏試劑、有機(jī)物、濁度、色度等。水中含有多種金屬離子，其中鈣、鎂離子的存在亦會(huì)影響氨氮的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)原理

納氏試劑與以游離態(tài)的氨和銨根離子等形式存在的氨氮反應(yīng)生成淡紅橙色膠態(tài)配合物碘化氨基氧合二汞，在波長(zhǎng)420 nm處有最大吸收；同時(shí)氨氮溶液中存在的Ca2+與納氏試劑中0H-反應(yīng)，影響比色，使其顏色深淺與氨氮含量偏離線性關(guān)系，不符合朗伯一比爾定律，利用可見光分光光度計(jì)對(duì)溶液進(jìn)行吸光度測(cè)定，從而實(shí)現(xiàn)水的總硬度對(duì)氨氮測(cè)定影響的探究。

2 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法見國(guó)標(biāo)納氏試劑分光光度法HJ-535-2009，只需省略加酒石酸鉀鈉的步驟。

所取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為：0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 m l，所測(cè)吸光度分別為：0.54×10-1、0.84×10-1、1.24×10-1、1.88×10-1、3.33×10-1、4.74×10-1、6.06×10-1、7.37×10-1，扣除標(biāo)準(zhǔn)空白0.54×10-1的吸光度為：0.00、0.30×10-1、0.70×10-1、1.34×10-1、2.79×10-1、4.20×10-1、5.52×10-1、6.83×10-1，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=6.89×10-2x-0.03×10-2，r=1.00

2.2 試樣測(cè)定

①取2支50mL的比色管，直接加無氨水至刻度線；②取12支比色管，均加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00ml，然后分別加入0.00、0.00、2.00、2.00、4.00、4.00、6.00、6.00、8.00、8.00、10.00、10.00m l碳酸鈣的1+1鹽酸溶液；③重復(fù)②中的操作，只是改變氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液為2.50m l。④用無氨水將上述試樣定容至50m l。⑤向所有比色管中加入納氏試劑1.00mL，迅速搖勻。⑥放置10min后，在波長(zhǎng)420 nm下，用20mm比色皿測(cè)定吸光度。將加入同體積碳酸鈣的1+1鹽酸溶液的兩組吸光度取平均值，并扣除空白吸光度記下結(jié)果。

所取體積為5.00ml、2.50ml氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液加入不同體積碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)測(cè)定的吸光度見表1。

表1 水的硬度對(duì)不同濃度氨氮測(cè)定時(shí)的影響表

為更直觀的表示吸光度和總硬度之間的關(guān)系，將其對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)繪制如圖1。

圖1 水的硬度對(duì)不同濃度氨氮測(cè)定時(shí)的影響圖

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

由圖1我們可以看到，氨氮5.00m l和2.50m l測(cè)定的吸光度隨碳酸鈣溶液濃度增大而緩慢增大。由于鈣離子與納氏試劑中的0H-反應(yīng)生成的氫氧化鈣，碳酸鈣濃度小時(shí)，生成氫氧化鈣分子間距離比較大，測(cè)定時(shí)對(duì)光束的散射作用小；隨著碳酸鈣濃度的增大，氫氧化鈣分子間的距離逐漸變小，對(duì)光束的的散射作用也隨之變大，致使吸光度緩慢增大。

3 實(shí)驗(yàn)存在問題與改進(jìn)

3.1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)原理

酒石酸鉀鈉所含的配位原子是羧氧，能與溶液中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成可溶性的配合物，這種配合物具有一個(gè)七元環(huán)，鍵角張力比較小，穩(wěn)定性能好。反應(yīng)式如下：

3.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在上述實(shí)驗(yàn)步驟加入納氏試劑前，加入1.00ml酒石酸鉀鈉溶液，其他操作步驟不變。測(cè)得不同濃度的氨氮溶液加入各體積碳酸鈣的1+1鹽酸溶液時(shí)的吸光度平均值見表2。

表2 加酒石酸鉀鈉情況下水的硬度對(duì)不同濃度氨氮測(cè)定時(shí)的影響表

將不同濃度加酒石酸鉀鈉和不加酒石酸鉀鈉的試樣的吸光度變化趨勢(shì)列入一張圖，見圖2。

由圖2可以看出：添加酒石酸鉀鈉溶液后所測(cè)的吸光度沒有隨硬度增大出現(xiàn)著增大的現(xiàn)象，而是隨試樣中硬度的增加一直呈緩慢增大的趨勢(shì)。從而證明了是酒石酸鉀鈉溶液的加入有效降低了硬度對(duì)測(cè)定吸光度的影響[3]。

4 結(jié)論

水中總硬度對(duì)氨氮測(cè)定的影響規(guī)律：

圖2 酒石酸鉀鈉對(duì)氨氮測(cè)定的影響圖

氨氮濃度一定，當(dāng)試樣的硬度小于硬度限度值時(shí)，測(cè)定的吸光度隨硬度增大而緩慢增大；當(dāng)試樣硬度超過某一限度值時(shí)，測(cè)定的吸光度將顯著增大，嚴(yán)重偏離朗伯-比爾定律；當(dāng)試樣硬度超過其所對(duì)應(yīng)的氫氧化鈣溶解度時(shí)，測(cè)定吸光度將不穩(wěn)定。

氨氮濃度不一定，對(duì)其測(cè)定吸光度產(chǎn)生嚴(yán)重偏離的硬度限度值也不一定，氨氮濃度小時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的硬度限度值較??；氨氮濃度大時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的硬度限度值較大；當(dāng)硬度超過其所對(duì)應(yīng)的氫氧化鈣的溶解度時(shí)，對(duì)濃度小的氨氮測(cè)定吸光度所產(chǎn)生的影響大于對(duì)濃度大的氨氮測(cè)定吸光度所產(chǎn)生的影響。

測(cè)定時(shí)，如若加入少量的酒石酸鉀鈉溶液，也會(huì)明顯降低較大的硬度對(duì)試樣的吸光度的影響，并且接近理論值，掩蔽使吸光度顯著增大的硬度限度值，使吸光度一直緩慢增加。

[1]王華,黎奧,楊敬聞.海水中氨氮的納氏試劑分光光度法測(cè)定條件優(yōu)化[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013(1):34-37.

[2]郭妍,賀心然,王燕.欄目水質(zhì)氨氮測(cè)定過程中影響因素的控制與消除[J].北方環(huán)境，2012(4):79-84.

[3]王朝明.談氨氮測(cè)定時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007（1）：17.