柴江君

（萬子健檢測技術(shù)（上海）有限公司，上海 201800）

氨氮是我國水環(huán)境檢測的重要指標(biāo)之一，《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）[1]是測定水質(zhì)氨氮的常用方法，當(dāng)水樣渾濁或有顏色時，該標(biāo)準(zhǔn)用蒸餾法對樣品進(jìn)行預(yù)處理，但該處理方法的測定結(jié)果偏低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jié)果有重要影響，因此在水樣蒸餾法預(yù)處理后，吸收液的酸度需用氫氧化鈉進(jìn)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(dǎo)致測定結(jié)果偏低[3]。以硼酸為吸收液，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)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(yù)蒸餾法測定水中氨氮結(jié)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(yù)蒸餾的吸收液，同時對預(yù)蒸餾前處理的流程做了優(yōu)化處理。

通過多次實驗，本文對改進(jìn)后的納氏試劑分光光度法測定氨氮預(yù)蒸餾方法的可行性進(jìn)行了研究和探討，并采用加標(biāo)回收率和氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣的方式對試驗過程進(jìn)行質(zhì)量控制，確保檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠。

1 實驗原理

實驗對水中以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮在弱堿性條件下進(jìn)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(yīng)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(zé)任公司，T6新世紀(jì)），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(huán)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(qū)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(fā)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(lán)指示劑：ρ=0.5 g/L。

（10）氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：①氨氮標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1 000 μg/mL，②氨氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：用市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（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(biāo)準(zhǔn)的分析純化學(xué)試劑，用無氨水稀釋樣品和配制試劑。

4 預(yù)蒸餾方法

量取250 mL水樣，加入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍(lán)指示劑，必要時用氫氧化鈉溶液3（6）或鹽酸3（7）溶液調(diào)整pH至6.0（指示劑呈黃色）～7.4（指示劑呈藍(lán)色），加入5 mL、pH為9.5的硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液及數(shù)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(nèi)，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(shè)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(dá)240 mL時，停止蒸餾，定容至250 mL。

改進(jìn)前后的預(yù)蒸餾方法比較見表1。

表1 改進(jìn)前后的預(yù)蒸餾方法比較

5 實驗過程和結(jié)果

5.1 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液3（10）②，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(biāo)，以其對應(yīng)的氨氮含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為 Y=0.00736x-0.0022，相關(guān)系數(shù)r=0.9999。各標(biāo)準(zhǔn)曲線點(diǎn)對應(yīng)的吸光度見表2。

表2 各曲線點(diǎn)對應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液3（10）②，加水至標(biāo)線，搖勻后移入500 mL蒸餾燒瓶中，按照預(yù)蒸餾方法4進(jìn)行處理；分別取經(jīng)預(yù)處理的試樣50 mL，加入50 mL比色管中，然后按與標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系數(shù)r=0.9998。各工作曲線點(diǎn)對應(yīng)的吸光度見表2。

5.3 實際樣品（地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水）的測定

按照水質(zhì)采樣規(guī)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(yè)廢水樣品和一個生活污水樣品，按照預(yù)蒸餾方法4對樣品進(jìn)行處理。取經(jīng)預(yù)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(biāo)后的水樣平行測定6次。具體測定結(jié)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(biāo)準(zhǔn)曲線計算結(jié)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(jié)果 單位：mg/L

另外用水代替試樣進(jìn)行空白試驗，按與樣品相同的步驟進(jìn)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(biāo)回收率均在95%～105%以內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均＜2%，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算和采用工作曲線計算結(jié)果沒有明顯差別。

5.4 氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品（質(zhì)控樣）的測定

氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品為壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品批號分別為B22110063和B22110195。用干燥潔凈移液管準(zhǔn)確移取上述氨氮標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)樣品（B22110063和B22110195），各平行測定6次。具體測定結(jié)果見表5。從表5可見，兩個氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行的6次平行測定，結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均＜2%，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算和采用工作曲線計算結(jié)果也沒有明顯差別。

表5 氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品（B22110063和B22110195）的測定結(jié)果 單位：mg/L

6 結(jié)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(yīng)該有利于氨的吸收；改進(jìn)后的預(yù)蒸餾方法的硼酸用量僅為HJ 535-2009[1]標(biāo)準(zhǔn)方法的22.5%，硼酸濃度顯著降低，而且納氏試劑是強(qiáng)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(diào)節(jié)硼酸吸收液的酸度就可進(jìn)行比色測定。

本研究工作表明，采用改進(jìn)后的方法測定水中氨氮，不僅省去用氫氧化鈉調(diào)節(jié)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(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)曲線和工作曲線分別進(jìn)行計算，實際水樣的加標(biāo)回收率均在95%～105%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均＜2%，標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍以內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均＜2%，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算和采用工作曲線計算出的結(jié)果沒有明顯差別。本法檢測結(jié)果數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，精密度和準(zhǔn)確度均滿足水質(zhì)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(zhì)氨氮的國家標(biāo)準(zhǔn)中。