王學敏

（吉林省水文水資源局松原分局，吉林松原138000）

納氏試劑分光光度法測定地表水中氨氮的方法優(yōu)化

王學敏

（吉林省水文水資源局松原分局，吉林松原138000）

氨氮是影響河流、湖庫水環(huán)境質(zhì)量的重要污染指標，為提高水環(huán)境監(jiān)測中氨氮數(shù)據(jù)的準確性，對采用納氏試劑分光光度法測定地表水環(huán)境中的氨氮的條件進行了優(yōu)化研究，并將檢測中容易出現(xiàn)的問題進行了總結(jié)。

氨氮；納氏試劑分光光度法；優(yōu)化；地表水

氨氮是GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》規(guī)定的基本項目，是影響河流、湖庫水環(huán)境質(zhì)量的重要污染指標，將氨氮納入約束性指標實施總量控制，有助于評價水體被污染和自凈的狀況。水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物，有些水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用，還原為氨。在有氧環(huán)境中，水中氨亦可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，甚至繼續(xù)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。因此，開展水體中氮的存在形態(tài)分析和含量測定，對于水環(huán)境質(zhì)量評價具有極其重要的意義。目前，測定氨氮的方法通常有分光光度法、連續(xù)流動分析及離子色譜法等［1］。由于納氏試劑分光光度法具有簡單、快速、高效等特點，依然是采用最廣泛的方法。但該方法采用試劑毒性較大，水樣經(jīng)常含有的懸浮物、余氯、鈣鎂等金屬離子、硫化物和有機物會對測定產(chǎn)生干擾。為提高水環(huán)境監(jiān)測氨氮數(shù)據(jù)的準確性，本文通過對典型斷面的地表水氨氮的測定，對納氏試劑分光光度法測定條件進行優(yōu)化研究。

1　方法原理

以游離態(tài)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(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長420nm處測量吸光度，計算其含量。當水樣體積為50ml，使用20mm比色皿時，該方法的檢出限為0.025mg/L，測定下限為0.10mg/L，測定上限為2.0mg/ L（均以N計）。水樣做適當?shù)念A處理后，此法可用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中氨氮的測定。

2　實驗環(huán)境及條件

分析水體中的氨氮時，室內(nèi)要保持清潔，不要與硝酸鹽氮等同時進行檢測［2］。采用鉻酸對玻璃器皿（比色管、吸量管、移液管等）進行反復潤洗，然后再用去離子水對玻璃器皿進行清洗，并保持室內(nèi)恒溫。在使用分光光度計前30 min，先進行儀器預熱及校準。測定水樣采自凈月公園水樣1、伊通河水樣2、遼河公園水樣3，采樣后，添加固定劑——濃硫酸，使水樣pH小于2。

3　試劑配制

3.1酒石酸鉀鈉

酒石酸鉀鈉在實驗中是為掩蔽水樣中Ca2+，Mg2+，Na+等金屬離子對顯色劑的干擾。在分析水樣時，酒石酸鉀鈉試劑含氨較高，造成空白值增高，當試劑空白值吸光度值（A值）大于0.03時，會對分析結(jié)果帶來誤差。直接加熱煮沸配制往往空白實驗值很高，該實驗采用加熱煮沸法驅(qū)除酒石酸鉀鈉中的氨氮，充分冷卻后稀釋至100ml，并向定容的100ml酒石酸鉀鈉溶液中加入1ml飽和NaOH溶液，攪拌均勻后取上層清液使用。

3.2納氏試劑

納氏試劑的配制是決定準確測定的關(guān)鍵，由于藥品有毒，操作時還要注意安全。碘化汞-碘化鉀-氫氧化鈉（HgI2-KI-NaOH）溶液配制方法：稱取16.0g氫氧化鈉（NaOH），溶于50ml水中，冷卻至室溫；稱取7.0g碘化鉀（KI）和10.0g碘化汞（HgI2）溶于水中，然后邊攪拌溶液邊緩慢加入到上述50ml氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至100 ml。貯于聚乙烯瓶內(nèi)，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊，于暗處存放。在吸取納氏試劑的時候，應該取上清液。

4　實驗條件的優(yōu)化

4.1水中的氨氮隨時間的衰減趨勢分析

水樣1，2分別在常溫（15～25℃）、低溫（4℃）儲存。根據(jù)采樣路途遠的特點，考察時間以15d為限。高氨氮濃度（大于2mg/L）水樣與低濃度水樣隨時間的衰減趨勢有所不同，如圖1所示。高濃度氨氮水樣常溫保存下，24h后有所衰減，隨后數(shù)值保持穩(wěn)定；高濃度氨氮水樣低溫保存下，總體保持穩(wěn)定，10d后才有所降解；低濃度氨氮水樣，無論常溫還是低溫情況下，3d后均有所衰減，隨后降解情況不明顯。水體中還存在大量微生物，耗氧速率大于富氧速率，導致水體中氧氣含量降低，促成厭氧環(huán)境的形成，反硝化細菌大量生長，在反硝化細菌的作用下，水體中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮大量轉(zhuǎn)化為氨氮，隨著轉(zhuǎn)化的進行，水體中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的濃度減少，其轉(zhuǎn)化的速率也就隨著水樣存放時間的增加而減小。

圖1　水樣中的氨氮隨時間衰減變化趨勢

4.2水樣預處理

有些廢水在前處理后，加入酒石酸鉀鈉和納氏試劑后發(fā)現(xiàn)渾濁，這是由于樣品基體十分復雜，含有許多易揮發(fā)有機或無機基體，如酮類、醛類、醇類和某些胺類含量高時都會和納氏試劑產(chǎn)生渾濁，因此，有進一步分析前處理的必要性。

4.2.1pH值調(diào)節(jié)

氨氮是以游離氨（NH3）或銨鹽形式存在于水體中，兩者的組成比取決于水中的pH值，當pH值偏高時，游離氨的比例較高，反之則銨鹽的比例較高。在分析水樣時，樣品的酸堿度對氨氮的測定結(jié)果有明顯影響，pH值太低顯色不完全，pH值太高溶液出現(xiàn)渾濁。在氨氮測定中要掌握納氏試劑的配制要領(lǐng)，嚴格控制水樣pH值在10.5左右，選擇良好的濾料消除干擾，氨氮的測定就有了質(zhì)控保障。所以，對河流中的水樣，要先調(diào)節(jié)其pH值，然后再進行絮凝沉淀等后續(xù)測定步驟。

4.2.2去除余氯方法

若樣品中存在余氯，可加入適量的硫代硫酸鈉溶液去除，用淀粉-碘化鉀試紙檢驗余氯是否除盡，以消除其對測定成果的影響。以水樣3為例，采用相同質(zhì)量濃度的硫代硫酸鈉試劑去除余氯，當水樣3中的氯離子2100mg/L時，水樣3的氨氮為0.351mg/L；當水樣3中的氯離子6300mg/L時，水樣3的氨氮為0.447mg/L。

4.2.3絮凝沉淀方法

水樣需進行絮凝沉淀、過濾等預處理，而濾紙中含有一定量的可溶性銨鹽，定量濾紙中含量高于定性濾紙，采用定性濾紙過濾，過濾前用無氨水少量多次淋洗，這樣可減少或避免濾紙引入的測量誤差。為提高方法準確度、靈敏度，采用濾紙過濾，以保證樣品的準確性和可比性。另外，還需要考慮定性濾紙對測定結(jié)果的影響，做定性濾紙空白對照。

4.3實驗條件優(yōu)化后的氨氮質(zhì)控圖

采用質(zhì)控樣品作為控制手段，每批樣品帶一個已知濃度的質(zhì)控樣品，隨機對樣品的采集、接收、流轉(zhuǎn)、處置等過程進行檢查。如隨機檢查分析人員是否按照方法要求進行分析、玻璃器皿是否干凈整潔、平行樣和回收的測定率是否符合規(guī)范要求、校準曲線是否符合統(tǒng)計檢驗的要求等。從氨氮檢測質(zhì)控圖（見圖2）可以看出，優(yōu)化后的納氏分光光法測定氨氮的質(zhì)控圖以時間為橫軸，以質(zhì)控數(shù)據(jù)為縱軸。縱軸雖是質(zhì)控數(shù)據(jù)，上下分別標明X、X±S、X±2S、X± 3S的位置。采用納氏分光光法測定氨氮質(zhì)量控制效果很好，因此，建議采用該方法作為松原地表水中氨氮的測定方法。

圖2　水樣中的氨氮檢測質(zhì)控圖

5　結(jié)　語

水環(huán)境監(jiān)測是水資源保護與管理工作的重要基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，水環(huán)境監(jiān)測信息是否準確，分析結(jié)論是否客觀，是判斷水環(huán)境問題的基本前提。為提高水環(huán)境監(jiān)測水平，規(guī)范水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理工作，保障水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息的準確可靠，在檢測水樣中的氨氮時，應對所有數(shù)據(jù)進行及時校核、復核。檢測過程中，注意標準物質(zhì)的濃度、稀釋方法、倍數(shù)、單位等。在分析樣品的同時，每次應做空白實驗，空白值過高時，應查找原因加以糾正。為了減少在空白測定中出現(xiàn)誤差，應采用多測幾個平行樣的方法來解決；如果平行樣測定的精密度較好，證明空白測定結(jié)果比較可靠。同一樣品在完全相同的條件下進行同步分析，可按樣品的復雜程度、所用方法和儀器精度等因素安排平行樣的數(shù)量，條件允許時，應全部做平行樣分析，否則，至少應按同批測試的樣品數(shù)，隨即抽取樣品進行平行測定。

目前，氨氮的測定方法已經(jīng)發(fā)展得比較完善，研究內(nèi)容也比較全面，但針對不同濃度的水樣，還需要探討一些實驗方法的適應性等問題。氨氮的測定方法種類較多，各有特點，納氏分光光法因所使用的設(shè)備簡單、操作方便，是值得推廣應用的分析方法。

［1］王文萍，郭周芳，尚偉偉，等.水中氨氮的測定方法［J］.水科學與工程技術(shù)，2012（3）：26—28.

［2］朱學君.水中氨氮的測定方法小結(jié)及結(jié)果分析［J］.科技信息，2008（27）：374—375.

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