纳氏试剂比色法测定水中氨氮的影响因素

2011-06-30郑国臣冯吉平

东北水利水电 2011年9期

石岩，郑国臣，冯吉平，鲁雪，杨航

(松辽流域水资源保护局松辽流域水环境监测中心，吉林长春 130021)

氨氮是地表水环境监测的基本项目，是评价河湖健康的关键指标之一[1]。2010年，测定地表水中氨氮开始执行HJ 535-2009国家环境保护标准，替代了原有的GB 7479-87国家标准，此标准采用的是纳氏试剂比色法，具有简单、快速、高效等特点。虽然该法测定氨氮已基本成熟，但在实际工作中，很多具体的因素都影响该方法的灵敏度，也直接影响分析结果的精密度和准确度。

为提高水质监测质量和水质监测氨氮数据的准确性，纳氏试剂光度法测定氨氮时应注意：选购合格的试剂；正确配制试剂、采用合适的实验用水、使用合理的预处理方法；探讨试验的反应时间、反应体系的最适pH等条件，根据实际工作选择适当的氨氮测定条件。

1 实验室环境及条件

1.1 实验室环境

分析氨氮时，室内要保持清洁，不应有扬尘、铵盐类化合物，不要与硝酸盐氮等同时进行检测[2]。使用的试剂、玻璃器皿等实验用品要单独存放，专项专用，避免交叉污染。同时，应保持室内恒温。

1.2 实验用水及水样

实验采用新制的去离子水。所测定的水样来自松花江流域某段省界样品：尼尔基库末（样品1）、尼尔基库中（样品2）、博荣乡（样品3）、鄂温克族乡（样品 4）、莫河渡口（样品 5）。

1.3 使用仪器

在使用分光光度计前30 min，先进行校对，用无水乙醇对石英皿进行清洗。采用铬酸对玻璃器皿(比色管、吸量管、移液管等)进行反复润洗，然后，再用去离子水对比色管进行清洗。

2 试剂配制

本实验采用单因素试验，即在考察一个因素的条件时，其它因素的条件保持不变。以采自松花江流域省界中5个断面的水样为样品，以基础操作为基础，通过单因素多水平实验，分别对影响氨氮测定的不同试剂的配制、反应时间、反应pH及前处理方法等因素进行试验。

2.1 纳氏试剂

纳氏试剂的配制，是决定准确测定的关键，由于药品有毒，操作时还要注意安全，且纳氏试剂配制后，均需24 h后再使用。配制纳氏试剂有2种方法[3]：1）利用 KI，HgCl2，KOH 配制；2）用 KI，HgI2，NaOH配制。由于2种方法都可产生显色基团[HgI4]2-，从图1可知，采用2种方法配制的纳氏试剂，测得的吸光度值差别很小；由于第2种方法配制保存周期长且稳定，因此建议采用第2种方法配制纳氏试剂来进行氨氮的测定。

图1 不同纳氏试剂对水样氨氮测定的影响图

2.2 酒石酸钾钠

在分析水样中普遍发现，酒石酸钾钠试剂含氨较高，造成空白值增高，试剂空白值吸光度值（A值）大于0.03，由于试剂空白值较高，因此会给分析结果带来误差。酒石酸钾钠在实验中是为掩蔽水样中Ca2+，Mg2+，Na+等金属离子对显色剂的干扰。配制酒石酸钾钠有2种方法[4]：1）直接加热煮沸配制往往空白实验值很高，采用加热煮沸法除去酒石酸钾钠中氨；2）向定容的250 ml酒石酸钾钠溶液中加入5 ml纳氏试剂，搅拌均匀，放置24 h，沉淀后取上层清液使用。由图2可知，第2种方法（添加纳氏试剂）的A值更小，由于第1种方法至少需要10 min加热，而且效果不理想，因此建议采用第2种配制酒石酸钾钠的方法测定氨氮。

图2 不同酒石酸钾钠对水样氨氮测定的影响图

3 反应条件的优化

水样经处理后，取50 ml于比色管中，加入1.0 ml酒石酸钾钠溶液，混均后加适量纳氏试剂，重新混均，放置一定时间，于420 nm波长处进行比色测定。随显色时间和环境温度的不同，测定值有一定的变化。

3.1 反应时间

如图3所示，反应时间5 min时，溶液显色不完全，因此A值较低；反应时间在10 min延长至20 min，A值比较稳定；反应时间继续延长，从20 min延长到30 min时，吸光度值略有波动。由于尽快的速度进行比色分析，可达到分析所要求的精度及显色灵敏度，因此，建议采用10～20 min为宜。

图3 不同反应时间对水样氨氮测定的影响图

3.2 反应体系pH

如图4可知，在分析水样时，样品的酸碱度对氨氮的测定结果有明显影响，pH太低，显色不完全，pH太高时溶液可能出现浑浊。在氨氮测定中若掌握纳氏试剂的配制要领，严格控制水样pH在10.5左右，选择良好的滤料消除干扰，那么氨氮的测定便有了质控保障。体系的碱度变化影响纳氏反应平衡，是产生测定误差的主要原因。水样pH变化与测定值的关系以上结果表明：水样pH的变化，对颜色的强度有明显的影响。所以，对流域中的水样，要先将其调pH，然后再进行絮凝沉淀等后续测定步骤。

图4 不同pH值对水样氨氮测定的影响图

3.3 絮凝沉淀的处理

有2种方法可以较好地处理水样前处理中絮凝沉淀的问题：1）离心沉淀；2）滤纸过滤法。结果表明（见图5），2种方式均可较好测定地表水中的氨氮，水样需进行絮凝沉淀、过滤等预处理，而过滤使用的滤纸一般都含有可溶性氨氮，尤其是定量滤纸，实际操作中最好选用含可溶性氨氮低的定性滤纸，过滤前应用去离子水少量多次充分洗涤以除去可溶性氨氮，减少测定误差，提高方法准确度、灵敏度；由于离心管的清洗等原因，建议采用滤纸过滤，以保证样品的准确性和可比性。另外，还需考虑定性滤纸对测定结果的影响，做定性滤纸空白对照。

4 结语

综合以上试验结果，通过单因素多水平实验可以获得测定地表水中氨氮测定优化检测条件：采用以KI，HgI2，NaOH配制纳氏试剂；向250 ml酒石酸钾钠溶液中加入5 ml纳氏试剂，以除去酒石酸加纳中的氨氮，以降低空白值；反应时间10～20 min后，进行分光光度法的测定；控制样品的pH 10.5左右；采用滤纸法做前处理以滤去絮凝沉淀物。