張春紅，王 鵬，蔡足根

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，湖北 武漢 430034；2.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，湖北 武漢 430034)

天然水中的氨氮，主要是含有蛋白質(zhì)的動(dòng)植物受水中微生物的分解產(chǎn)生，自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮(NO3)為主，氨氮是以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮也叫水合氨、非離子氨。地下水中無(wú)氧存在時(shí)，氨為最終產(chǎn)物；當(dāng)有足夠的氧存在時(shí)，在微生物的作用下銨離子可被氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。氨氮是水體中的營(yíng)養(yǎng)素，可導(dǎo)致水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物。氨氮含量較高時(shí)對(duì)魚(yú)類(lèi)及水生生物有毒害作用。所以氨氮是水環(huán)境檢測(cè)項(xiàng)目中主要指標(biāo)。測(cè)定氨氮的方法有很多：比色法、氨氣敏電極法、離子色譜法等，其中納氏試劑分光光度法是經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，普遍用于各種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中[1-6]。但是納氏試劑的配制方法中使用劇毒二氯化汞的量稍微過(guò)剩，并且很容易出現(xiàn)配出來(lái)的試劑不顯色及時(shí)間一長(zhǎng)容器中大量晶體析出現(xiàn)象。本文針對(duì)這兩個(gè)現(xiàn)象對(duì)納氏試劑的配制方法及比例進(jìn)行了研究，得出最佳配比，解決了納氏試劑不顯色及大量析出晶體的現(xiàn)象。同時(shí)二氯化汞作為劇毒物質(zhì)，減少其用量可以大大地降低環(huán)境污染及汞對(duì)人體的傷害。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原理

納氏試劑檢測(cè)氨氮的基本原理為：銨離子能與碘化汞鉀的堿性溶液反應(yīng)，依銨離子濃度大小形成淡黃色到褐色的絡(luò)合物，而進(jìn)行比色。如果銨離子含量很高時(shí)則生成紅褐色沉淀[7]。

[Hg2O·NH2]I+7KI+2H2O

1.2 儀器與試劑

①本法使用的純水均為市售純水器現(xiàn)用現(xiàn)制。②酒石酸鉀鈉溶液濃度500 g/L：稱(chēng)取50 g酒石酸鉀鈉(KNaC4H6O6·4H2O)，溶于100 mL純水中，加熱煮沸至不含氮為止，冷卻后再用純水補(bǔ)至100 mL。當(dāng)酒石酸鉀鈉中銨鹽含量較高時(shí)，此時(shí)光煮沸不能完全去除氨，要加入少量氫氧化鈉溶液，煮沸蒸發(fā)掉原體積的20%～30%，冷卻后用無(wú)氨水稀釋至原體積。③二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀(HgCl2-KI-KOH)納氏試劑標(biāo)準(zhǔn)方法：稱(chēng)取15.0 g氫氧化鉀溶于50 mL純水中，冷卻至室溫。稱(chēng)取5.0 g碘化鉀溶于5 mL純水中，在攪拌下，將2.50 g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(xiàn)淡紅色沉淀溶解緩慢時(shí)，充分?jǐn)嚢杌旌?，并改為滴加二氯化汞飽和溶液，?dāng)出現(xiàn)少量朱紅色沉淀不再溶解時(shí)，停止滴加。攪拌的同時(shí)將冷的氫氧化鉀溶液緩慢加入到上述二氯化汞和碘化鉀混合溶液中。并稀釋至100 mL，于暗處?kù)o置24 h，傾出上層清液儲(chǔ)于聚乙烯瓶中，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋好[8]。④氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度1.00 mg/mL：將氯化銨置于烘箱內(nèi)，在105 ℃烘干1 h，冷卻后稱(chēng)取3.819 0 g。溶于純水中并定容至1 000 mL。⑤氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度10.00 μg/mL：吸取5.00 mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液④，用純水定容至500 mL，現(xiàn)用現(xiàn)配。⑥氨氮標(biāo)準(zhǔn)管理樣濃度10.00 μg/mL：取購(gòu)買(mǎi)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度1.00 mg/mL，5.00 mL用純水稀釋至500 mL。⑦已知濃度的某地下水樣品1。⑧7230G分光光度計(jì)。⑨本法使用試劑均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1校準(zhǔn)曲線

①取50 mL比色8支，分別加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液1.2中⑤的0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，用純水稀釋至50 mL。②向標(biāo)準(zhǔn)溶液管中分別加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長(zhǎng)下，用1 cm比色皿，用純水作參比，測(cè)定吸光度。

1.3.2樣品測(cè)定

①取50 mL同批次比色管1支，加入10 mL管理樣，用純水稀釋至50 mL，加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長(zhǎng)下，用1 cm比色皿，測(cè)定吸光度。②取50 mL同批次比色管1支，取50 mL樣品1，加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長(zhǎng)下，用1 cm比色皿，測(cè)定吸光度。

1.3.3空白試驗(yàn)

用水代替水樣，按與樣品相同的步驟進(jìn)行前處理和測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

水中氨氮質(zhì)量濃度按照以下式子計(jì)算：

式中：ρN，水中氨氮的質(zhì)量濃度以N計(jì)，mg/L；As，水樣的吸光度；Ab，空白的吸光度；a，校準(zhǔn)曲線的截距；b，校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的斜率；V，水樣體積，mL。

2.1 設(shè)定試劑配比

根據(jù)納氏試劑反應(yīng)公式計(jì)算，二氯化汞和碘化鉀的理論比為2.1∶5.0，越接近理論值時(shí)，納氏試劑的反應(yīng)越靈敏。因此設(shè)定以下試劑配比表進(jìn)行配制，見(jiàn)表1。

表1 二氯化汞與碘化鉀配比表 g

2.2 配比顯色情況

根據(jù)表1配比安排實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)人員甲、乙、丙進(jìn)行配制，見(jiàn)表2。

表2 人員配制顯色情況

從表2可知，很多配比均會(huì)出現(xiàn)納氏試劑不顯色現(xiàn)象，并且顯色后放置會(huì)產(chǎn)生大量的沉淀。二氯化汞為劇毒試劑稱(chēng)取越少越好，但是基于試劑穩(wěn)定性考慮，由此選定2.1∶5為最佳配比。

2.3 不同配比下的標(biāo)準(zhǔn)曲線及管理樣

根據(jù)表1中配比表進(jìn)行配制納氏試劑并且作標(biāo)準(zhǔn)曲線，曲線圖見(jiàn)圖1，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

圖1 不同配制比例納氏試劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

表3 不同配制比例納氏試劑的吸光度數(shù)值

由表3和圖1可以看出，任意配制比例的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性都達(dá)到0.999以上，并且管理樣、隨檢樣也在允許限范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，配制比例為2.1∶5時(shí)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。

3 結(jié)語(yǔ)與討論

由以上實(shí)驗(yàn)可以得出，當(dāng)試劑配制比例從2.5∶5調(diào)低至2.1∶5時(shí)，納氏試劑顯色效果沒(méi)有影響?；趯?duì)環(huán)境的保護(hù)和工作人員身體的保護(hù)，可以選用二氯化汞用量少的方法。一般地下水中氨氮含量很低可以直接取樣進(jìn)行測(cè)定。顯色的溫度最好在20 ℃左右進(jìn)行。溫度太低，顯色的時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)并且容易變渾濁。測(cè)定過(guò)程中周?chē)h(huán)境必須要沒(méi)有氨味存在。水樣硬度很大時(shí)，溶液會(huì)出現(xiàn)大量白色沉淀，可增加酒石酸鉀鈉溶液的用量。如果水樣中有大量的鐵、鋁、鈣、鎂及硫化物時(shí)，樣品顯色后顏色會(huì)失真或者渾濁，要經(jīng)過(guò)蒸餾后測(cè)定。