張 微

（山西省太原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 太原 030002）

引言

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和氨離子（NH4+）形式存在的氮。動(dòng)物性有機(jī)物的含氮量一般較植物性有機(jī)物的高。同時(shí)，人類(lèi)糞便中含氮有機(jī)物很不穩(wěn)定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量（主要指以氨或氨離子形式存在的化合氨）增高時(shí)，當(dāng)pH 值偏高時(shí)，游離氨的比例較高。反之，則氨鹽的比例為高[1]。其主要來(lái)源于生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田排水中含氮有機(jī)物的分解。

據(jù)資料顯示，氨氮是長(zhǎng)江、黃河、海河和遼河的首要污染物，同時(shí)也是珠江和淮河的主要污染物。全國(guó)地表水河流控?cái)嗝嬷邪钡英躅?lèi)斷面占19.2%，全部斷面氨氮平均質(zhì)量濃度為1.9 mg/L，僅達(dá)Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)水平。氨氮已超過(guò)化學(xué)需氧量成為影響地表水水環(huán)境質(zhì)量的首要指標(biāo)。初步測(cè)算，氨氮排放總量約相當(dāng)于環(huán)境容量的4 倍左右。氨氮是否納入污染減排約束性指標(biāo)，直接影響水污染物減排工作的環(huán)境質(zhì)量績(jī)效[2]。

水體中氨氮含量過(guò)高的話，不管是對(duì)人體還是對(duì)生態(tài)環(huán)境等都會(huì)產(chǎn)生不利影響。在近幾年的環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(shū)中指出，河流上游的主要污染物有氨氮、石油類(lèi)、總磷等19 項(xiàng)[3]，所以，日常對(duì)地表水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作中，氨氮的測(cè)定頻次高、密度大，是一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。

水中的氨氮主要是以游離氨和離子氨形式存在的[4]，兩者的比例取決于水溫和pH 值的影響。當(dāng)水溫偏高時(shí)離子氨的比例較高，反之，則游離氨的比例較高。

在實(shí)際操作過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、空白測(cè)定、樣品測(cè)定過(guò)程中都存在因溫度不同而測(cè)定值不同，并且有規(guī)律性的變化的現(xiàn)象。因此，掌握反應(yīng)溫度對(duì)氨氮的測(cè)定具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 納氏試劑比色法

納氏試劑比色法的原理為碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，其色度與氨氮含量成正比，通?？稍诓ㄩL(zhǎng)420 nm 范圍內(nèi)測(cè)其吸光度，計(jì)算其含量。本法最低檢出質(zhì)量濃度為0.025 mg/L（光度法），測(cè)定上限為2mg/L。采用目視比色法，最低檢出質(zhì)量濃度為0.02 mg/L。水樣作適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，本法可用于地面水、地下水及工業(yè)廢水、生活污水中氨氮的測(cè)定。

1.2 實(shí)驗(yàn)使用儀器及試劑

V-5800PC 型可見(jiàn)分光光度計(jì)：具20 mm 比色皿；50 mL 具塞比色管若干個(gè)；容量瓶、移液管、燒杯、玻璃棒等。

本實(shí)驗(yàn)所用水為無(wú)氨水，所用試劑均為分析純。

酒石酸鉀鈉（500 g/L）：稱(chēng)取50.0g 酒石酸鉀鈉（KNaC4H6O6·4H2O）溶于100 mL 水中，加熱煮沸以驅(qū)除氨，充分冷卻后稀釋至100 mL。酒石酸鉀鈉試劑中銨鹽含量較高時(shí)，僅加熱煮沸或加納氏試劑沉淀不能完全除去氨。此時(shí)采用加入少量氫氧化鈉溶液，煮沸蒸發(fā)掉溶液體積的20%～30%，冷卻后用無(wú)氨水稀釋至原體積。

納氏試劑：稱(chēng)取15.0 g 氫氧化鉀（KOH），溶于50 mL水中，冷卻至室溫。

稱(chēng)取5.0 g 碘化鉀（KI），溶于10 mL 水中，在攪拌下，將2.50 g 二氯化汞（HgCl2）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。在攪拌下，將冷卻的氫氧化鉀溶液緩慢加入到上述二氯化汞和碘化鉀的混合液中，并稀釋至100 mL，于暗處?kù)o置24 h，傾出上清液，貯于聚乙烯瓶?jī)?nèi)，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊，存放暗處，可穩(wěn)定存放1 個(gè)月。為了保證納氏試劑有良好的顯色能力，配制時(shí)務(wù)必控制HgCl2的加入量，至微量HgI2紅色沉淀不再溶解時(shí)為止。配制100 mL 納氏試劑所需HgCl2與KI 的用量之比約為2.3∶5。在配制時(shí)為了加快反應(yīng)速度、節(jié)省配制時(shí)間，可低溫加熱進(jìn)行，防止HgI2紅色沉淀的提前出現(xiàn)。氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確移取10 mL 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液于500 mL 容量瓶中，定容，得到10 μg/mL 氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.3 儀器工作條件

工作波長(zhǎng)：420 nm；比色皿：20 mm。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

在8 個(gè)50 mL 比色管中，分別加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 氨氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其所對(duì)應(yīng)的氨氮含量分別為0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100 μg，加水至標(biāo)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(zhǎng)420 nm 下，用20 mm 比色皿，以水作參比，測(cè)量吸光度。

以空白校正后的吸光度為縱坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的氨氮含量（μg）為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本文對(duì)比了環(huán)境溫度為20 ℃～25 ℃（夏季）的高溫環(huán)境和環(huán)境溫度為15 ℃～20 ℃（冬季）的低溫環(huán)境對(duì)氨氮空白值、標(biāo)準(zhǔn)曲線a、b 值、加標(biāo)回收率以及標(biāo)準(zhǔn)樣品值測(cè)定的影響。

2.1 校準(zhǔn)曲線

分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下各繪制3 條標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比。

取9 個(gè)50 mL 具塞比色管，用氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液按表1 制備標(biāo)準(zhǔn)系列。

表1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)系列

加水定容至標(biāo)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(zhǎng)420 nm 下，用20 mm 比色皿，以水作參比，測(cè)量吸光度。

以空白校正后的吸光度為縱坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的氨氮含量（μg）為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，見(jiàn)表2～表7。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列（1）吸光度值（25.0 ℃）

表3 標(biāo)準(zhǔn)系列（2）吸光度值（25.0 ℃）

表4 標(biāo)準(zhǔn)系列（3）吸光度值（24 ℃）

表5 標(biāo)準(zhǔn)系列（4）吸光度值（18.0 ℃）

表6 標(biāo)準(zhǔn)系列（5）吸光度值（17 ℃）

表7 標(biāo)準(zhǔn)系列（6）吸光度值（18 ℃）

2.2 實(shí)驗(yàn)室空白

以去離子水作樣品空白，按照樣品分析的全步驟，分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下各做7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等參數(shù)，結(jié)果如表8、表9 所示。

表8 實(shí)驗(yàn)室空白值的測(cè)定（25.0 ℃）

表9 實(shí)驗(yàn)室空白值的測(cè)定（18.0 ℃）

2.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

按照樣品分析的全步驟，分別在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中各做5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算平均值、相對(duì)誤差等參數(shù)，結(jié)果如表10 和第66 頁(yè)表11 所示。

表10 25.0 ℃下標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試結(jié)果

2.4 加標(biāo)回收率（見(jiàn)表12～表13）

表12 25.0 ℃下標(biāo)準(zhǔn)溶液加標(biāo)回收率的測(cè)試結(jié)果

表13 18.0 ℃下標(biāo)準(zhǔn)溶液加標(biāo)回收率的測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)果討論

3.1 溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下分別繪制3 條曲線，可看出，在高溫環(huán)境中，曲線的截距a 值都為正值，b 值較低，整條曲線在坐標(biāo)圖比較靠上的位置；在低溫環(huán)境中，曲線的a 值都為負(fù)值，b 值較高，整條曲線在坐標(biāo)圖比較靠下的位置。

3.2 溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)室空白的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下，分別做了7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白，結(jié)果見(jiàn)圖1～圖6。在高溫環(huán)境下7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白的吸光度平均值為0.020，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.001；在低溫環(huán)境中7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白的吸光度平均值為0.025，比準(zhǔn)偏差為0.001。可看出在低溫環(huán)境中實(shí)驗(yàn)室空白的吸光度較高。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線（1）（25.0 ℃）

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線（2）（25.0 ℃）

圖3 標(biāo)準(zhǔn)曲線（3）（24.0 ℃）

圖4 標(biāo)準(zhǔn)曲線（4）（18.0 ℃）

圖5 標(biāo)準(zhǔn)曲線（5）（17 ℃）

圖6 標(biāo)準(zhǔn)曲線（6）（18 ℃）

3.3 溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定值的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值都是2.02mg/L±0.12 mg/L 的標(biāo)樣進(jìn)行測(cè)定，分別測(cè)定5 次。在高溫環(huán)境中，5 次測(cè)定值的平均值是2.07 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果高于真值；在低溫環(huán)境中，5 次測(cè)定值的平均值是1.96mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于真值。

3.4 溫度對(duì)加標(biāo)回收率的影響

在高溫環(huán)境和低溫環(huán)境中，對(duì)空白樣品進(jìn)行加標(biāo)回收的測(cè)定，加標(biāo)量為5.00 μg。在高溫環(huán)境中，5 次加標(biāo)回收率的平均值是100%，低溫環(huán)境中，5 次的加標(biāo)回收率的平均值是92.9%，明顯在高溫環(huán)境中的加標(biāo)回收率更高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用納氏試劑分光光度法對(duì)水中氨氮進(jìn)行測(cè)定，在不同溫濕度下做同樣的分析操作，對(duì)比分析了溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線，實(shí)驗(yàn)室空白，標(biāo)準(zhǔn)樣品，加標(biāo)回收率的影響；本文的實(shí)驗(yàn)表明在高溫環(huán)境中，曲線的截距a 值都為正值，b 值較低；在低溫環(huán)境中，曲線的a值都為負(fù)值，b 值較高；在低溫環(huán)境中實(shí)驗(yàn)室空白的吸光度較高；高溫環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果高于真值；在低溫環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于真值；在高溫環(huán)境中的加標(biāo)回收率更高。