納氏試劑比色法測定水中氨氮的影響因素

石 巖，鄭國臣，馮吉平，魯 雪，楊 航

(松遼流域水資源保護局松遼流域水環境監測中心，吉林長春 130021)

氨氮是地表水環境監測的基本項目，是評價河湖健康的關鍵指標之一[1]。2010年，測定地表水中氨氮開始執行HJ 535-2009國家環境保護標準，替代了原有的GB 7479-87國家標準，此標準采用的是納氏試劑比色法，具有簡單、快速、高效等特點。雖然該法測定氨氮已基本成熟，但在實際工作中，很多具體的因素都影響該方法的靈敏度，也直接影響分析結果的精密度和準確度。

為提高水質監測質量和水質監測氨氮數據的準確性，納氏試劑光度法測定氨氮時應注意：選購合格的試劑；正確配制試劑、采用合適的實驗用水、使用合理的預處理方法；探討試驗的反應時間、反應體系的最適pH等條件，根據實際工作選擇適當的氨氮測定條件。

1 實驗室環境及條件

1.1 實驗室環境

分析氨氮時，室內要保持清潔，不應有揚塵、銨鹽類化合物，不要與硝酸鹽氮等同時進行檢測[2]。使用的試劑、玻璃器皿等實驗用品要單獨存放，專項專用，避免交叉污染。同時，應保持室內恒溫。

1.2 實驗用水及水樣

實驗采用新制的去離子水。所測定的水樣來自松花江流域某段省界樣品：尼爾基庫末（樣品1）、尼爾基庫中（樣品2）、博榮鄉（樣品3）、鄂溫克族鄉（樣品 4）、莫河渡口（樣品 5）。

1.3 使用儀器

在使用分光光度計前30 min，先進行校對，用無水乙醇對石英皿進行清洗。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，再用去離子水對比色管進行清洗。

2 試劑配制

本實驗采用單因素試驗，即在考察一個因素的條件時，其它因素的條件保持不變。以采自松花江流域省界中5個斷面的水樣為樣品，以基礎操作為基礎，通過單因素多水平實驗，分別對影響氨氮測定的不同試劑的配制、反應時間、反應pH及前處理方法等因素進行試驗。

2.1 納氏試劑

納氏試劑的配制，是決定準確測定的關鍵，由于藥品有毒，操作時還要注意安全，且納氏試劑配制后，均需24 h后再使用。配制納氏試劑有2種方法[3]：1） 利用 KI，HgCl2，KOH 配制；2） 用 KI，HgI2，NaOH配制。由于2種方法都可產生顯色基團[HgI4]2-，從圖1可知，采用2種方法配制的納氏試劑，測得的吸光度值差別很小；由于第2種方法配制保存周期長且穩定，因此建議采用第2種方法配制納氏試劑來進行氨氮的測定。

圖1 不同納氏試劑對水樣氨氮測定的影響圖

2.2 酒石酸鉀鈉

在分析水樣中普遍發現，酒石酸鉀鈉試劑含氨較高，造成空白值增高，試劑空白值吸光度值（A值）大于0.03，由于試劑空白值較高，因此會給分析結果帶來誤差。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。配制酒石酸鉀鈉有2種方法[4]：1）直接加熱煮沸配制往往空白實驗值很高，采用加熱煮沸法除去酒石酸鉀鈉中氨；2）向定容的250 ml酒石酸鉀鈉溶液中加入5 ml納氏試劑，攪拌均勻，放置24 h，沉淀后取上層清液使用。由圖2可知，第2種方法（添加納氏試劑）的A值更小，由于第1種方法至少需要10 min加熱，而且效果不理想，因此建議采用第2種配制酒石酸鉀鈉的方法測定氨氮。

圖2 不同酒石酸鉀鈉對水樣氨氮測定的影響圖

3 反應條件的優化

水樣經處理后，取50 ml于比色管中，加入1.0 ml酒石酸鉀鈉溶液，混均后加適量納氏試劑，重新混均，放置一定時間，于420 nm波長處進行比色測定。隨顯色時間和環境溫度的不同，測定值有一定的變化。

3.1 反應時間

如圖3所示，反應時間5 min時，溶液顯色不完全，因此A值較低；反應時間在10 min延長至20 min，A值比較穩定；反應時間繼續延長，從20 min延長到30 min時，吸光度值略有波動。由于盡快的速度進行比色分析，可達到分析所要求的精度及顯色靈敏度，因此，建議采用10～20 min為宜。

圖3 不同反應時間對水樣氨氮測定的影響圖

3.2 反應體系pH

如圖4可知，在分析水樣時，樣品的酸堿度對氨氮的測定結果有明顯影響，pH太低，顯色不完全，pH太高時溶液可能出現渾濁。在氨氮測定中若掌握納氏試劑的配制要領，嚴格控制水樣pH在10.5左右，選擇良好的濾料消除干擾，那么氨氮的測定便有了質控保障。體系的堿度變化影響納氏反應平衡，是產生測定誤差的主要原因。水樣pH變化與測定值的關系以上結果表明：水樣pH的變化，對顏色的強度有明顯的影響。所以，對流域中的水樣，要先將其調pH，然后再進行絮凝沉淀等后續測定步驟。

圖4 不同pH值對水樣氨氮測定的影響圖

3.3 絮凝沉淀的處理

有2種方法可以較好地處理水樣前處理中絮凝沉淀的問題：1）離心沉淀；2）濾紙過濾法。結果表明（見圖5），2種方式均可較好測定地表水中的氨氮，水樣需進行絮凝沉淀、過濾等預處理，而過濾使用的濾紙一般都含有可溶性氨氮，尤其是定量濾紙，實際操作中最好選用含可溶性氨氮低的定性濾紙，過濾前應用去離子水少量多次充分洗滌以除去可溶性氨氮，減少測定誤差，提高方法準確度、靈敏度；由于離心管的清洗等原因，建議采用濾紙過濾，以保證樣品的準確性和可比性。另外，還需考慮定性濾紙對測定結果的影響，做定性濾紙空白對照。

4 結語

綜合以上試驗結果，通過單因素多水平實驗可以獲得測定地表水中氨氮測定優化檢測條件：采用以KI，HgI2，NaOH配制納氏試劑；向250 ml酒石酸鉀鈉溶液中加入5 ml納氏試劑，以除去酒石酸加納中的氨氮，以降低空白值；反應時間10～20 min后，進行分光光度法的測定；控制樣品的pH 10.5左右；采用濾紙法做前處理以濾去絮凝沉淀物。

圖5 不同前處理對水樣氨氮測定的影響圖

［1］王朝明.談氨氮測定時應注意的幾點問題［J］.長春大學學報，2007，17（1）：97-99.

［2］宋嵐.納氏試劑光度法測定水中氨氮的影響因素分析［J］.青海科技，2000，7（3）：42-43.

［3］王琪，李東峰，韓景彬.氨氮測定中稀釋方法的改進［J］.甘肅環境研究與監測，2000，13（4）：201-202.

［4］林小琪.定氨氮的幾個關鍵問題的探討［J］.廣西化工，2000，29（4）：50-52.