纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮的影响因素及消除

陈志强

纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮的影响因素及消除

陈志强

（辽宁省抚顺生态环境监测中心， 辽宁 抚顺 113006）

介绍了纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮时，样品自身存在的主要干扰物质和实验条件对氨氮测定的影响以及消除方法，并对其进行了分析总结。样品自身存在的主要干扰物质包括金属离子、有机物、硫化物、余氯等。对氨氮测定有影响的实验条件主要是絮凝沉淀过程中pH值的调节；以及预蒸馏水样中吸收液的选择。

氨氮； 纳氏试剂； 影响因素； 消除

水体中的氨氮污染会对人类健康和生态环境造成严重的危害。氨氮浓度的高低是衡量水体污染程度和“自净”能力的重要指标，氨氮也是监测机构监测水质的必测项目之一[1]。目前测定水质氨氮的现行环境标准有:蒸馏-中和滴定法、气相分子吸收光谱法、水杨酸分光光度法和纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)[2]。其中，因纳氏试剂分光光度法操作简单，灵敏度高等特点，其在环境监测领域应用最为广泛。但在实际测定中，水样自身含有的某些干扰物质、实验条件、实验药品和实验环境都会对氨氮的测定造成影响。本文介绍了目前纳氏试剂分光光度法测定氨氮的主要影响因素，并对消除影响因素的方法进行了分析总结。

1 样品自身的影响及消除

样品自身的干扰物质主要包括金属离子、有机物、硫化物和余氯等。

1.1 金属离子

水样中的钙镁等金属离子与纳氏试剂反应生成沉淀，从而使样品浑浊，影响氨氮的测定。HJ 535-2009中，金属离子的消除可以采用纳氏试剂显色前加入适量的酒石酸钾钠来掩蔽钙镁等金属离子，以此来消除金属离子对氨氮测定的影响。王海宏等[3]的研究表明，低于100 mg/L的钙离子和低于20 mg/L的镁离子对氨氮的测定基本无影响，当钙镁离子的浓度超过这一数值时，需要加入掩蔽剂，来消除钙镁离子对氨氮测定的影响。王海宏等分别采用酒石酸钾钠和六偏磷酸钠作为掩蔽剂，实验发现，酒石酸钾钠溶液无法掩蔽钙离子，并且随着钙离子浓度的增加，加入酒石酸钾钠后，纳氏试剂显色时水样更加浑浊，这是由于酒石酸钾钠和钙离子反应生成难溶的酒石酸钙，随着钙离子浓度的升高，酒石酸钙过饱和而析出沉淀,使水样更加浑浊；当镁离子不超过100 mg/L时，酒石酸钾钠对镁离子具有很好的掩蔽作用；六偏磷酸钠的掩蔽效果要优于酒石酸钾钠，当钙或者镁离子浓度达到140 mg/L时，六偏磷酸钠也能够消除钙镁离子对氨氮测定的影响。肖翔群等[4]研究了14个厂家的5种化合物对钙离子的掩蔽性能，研究发现EDTA四钠不宜作为掩蔽剂使用，因为其会导致纳氏试剂不显色；六偏磷酸钠、苹果酸钠和乙酸钠可以作为掩蔽剂，并且其综合掩蔽效果优于酒石酸钾钠；作为HJ 535-2009中的掩蔽剂的酒石酸钾钠，其中3家的酒石酸钾钠对钙离子掩蔽效果很差，另外2家对钙离子的掩蔽效果能够达到721 mg/L，这说明不同厂家的酒石酸钾钠对钙离子的掩蔽效果差异很大，这也是为什么上文中王海宏等[3]发现酒石酸钾钠溶液无法掩蔽钙离子的原因，所以一定要选用质量合格的酒石酸钾钠作为金属离子的掩蔽剂。从以上研究中，可以发现，含有高浓度钙镁等金属离子的水样，不适宜用掩蔽剂对金属离子干扰进行消除。高浓度的金属离子干扰可采用絮凝沉淀法或者蒸馏法进行消除。靳立民[5]对含有钙镁等金属离子的高盐废水进行测定，采用蒸馏法，通过蒸馏前向水样中加入60 mL无氨水，并减少馏出液的体积至120 mL的方式对水样进行前处理，之后进行纳氏试剂比色，得到了很好的氨氮测定结果。

1.2 硫化物

硫化物与纳氏试剂反应，生成黄色物质，与氨氮同纳氏试剂反应生成的棕黄色物质相似，在波长420 nm处也有较强的吸收，因此对氨氮测定造成正干扰[6]。HJ 535-2009中并没有明确去除硫化物干扰的具体方法。李念等[6]的研究结果表明，硫化物浓度越高，对氨氮测定的影响越大，硫化物低于0.8 mg/L时，基本不影响氨氮的测定；直接蒸馏法不能够去除硫化物的干扰，需加入硫酸调整pH值后，对水样进行加热预处理，使硫化物以硫化氢的形式从水样中溢出，以此达到消除硫化物干扰的目的。彭少洪等[7]对高含硫水样中氨氮的测定进行了研究，对比了硫酸酸化-吹气-蒸馏和硝酸铅沉淀-过滤-蒸馏两种脱硫方法。结果表明硝酸铅沉淀-过滤-蒸馏法会造成氨氮测定结果偏低，这是由于过滤的过程中，会造成氨氮损失；硫酸酸化-吹气-蒸馏法更适用于高含硫废水中氨氮的测定，并能取得很好的氨氮测定结果。

1.3 有机物

水样中干扰氨氮测定的主要有机物通常是醛类、酮类、醇类和有机胺等物质。有机干扰物对氨氮测定的影响主要分为三种，第一种是干扰物质在纳氏试剂显色过程中生成有色物质对氨氮测定产生正干扰；第二种是干扰物质使纳氏试剂显色减弱，甚至不显色，从而对氨氮测定产生负干扰；第三种是干扰物质在纳氏试剂显色过程中使水样浑浊，从而影响氨氮的测定。水样中有机干扰物的消除，通常可采用蒸馏法，但直接蒸馏法只适用于蒸馏过程中不会被蒸馏出的有机干扰物，对于含有低沸点有机干扰物的水样，直接蒸馏不会完全消除有机物的干扰，应先用硫酸将水样调节到pH值＜2，之后加热将低沸点有机干扰物从水样中消除，再按照HJ 535-2009的步骤进行预蒸馏处理。张琤[8]采用不影响氨氮测定的有机溶剂对水样中的有机干扰物质进行萃取消除，之后再按照HJ 535-2009的步骤对萃取后的水样进行预蒸馏处理。

实验结果表明，该预处理方法能够有效地去除包括低沸点有机干扰物在内的有机干扰物，并对含有有机干扰物的水样进行氨氮测定，取得了较满意的结果。

1.4 余氯

余氯具有很强的氧化能力，它能够破坏纳氏试剂的显色基团，使纳氏试剂对氨氮的显色减弱，甚至不显色，从而对氨氮的测定造成负干扰。蒸馏法不能够完全消除余氯的干扰，这是由于蒸馏过程中，部分余氯会以游离氯的形式被蒸出，并且被吸收液吸收，这仍然会对氨氮的测定造成负干扰。在HJ 535-2009中，如果样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除，用淀粉-碘化钾试纸检验余氯是否除尽。吴强等[9]的研究表明，纳氏试剂法测定氨氮时，游离余氯对测定低浓度氨氮影响更大一些；为了去除游离余氯的干扰，硫代硫酸钠加入量与游离余氯的质量比必须在6∶1～20∶1之间，这时才会得到较满意的氨氮测定结果。

2 实验条件的影响及消除

氨氮测定过程中主要的影响条件是絮凝沉淀过程中的pH值调节；以及预蒸馏水样中吸收液的选择。

2.1 pH值

絮凝沉淀时，pH值过低，氢氧化锌胶体不易形成，并且加入纳氏试剂比色时，水样容易出现浑浊现象，影响氨氮测定；pH值过高时，形成的氢氧化锌胶体会出现溶解，影响絮凝沉淀效果，进而影响氨氮测定。所以，按照HJ 535-2009，絮凝沉淀时应将pH值调整到10.5左右。

2.2 吸收液

采用硼酸作为蒸馏法吸收液时，硼酸会对氨氮的测定造成负干扰。HJ 535-2009中是通过将预蒸馏水样调节成中性，来消除硼酸对氨氮测定的影响，但将预蒸馏水样调节成中性还不足以完全消除这种影响。潘本锋等[10]的研究表明，预蒸馏水样pH值应达到9.56以上, 才能保证氨氮测定结果的准确性。郑璇等[11]分别用蒸馏水，0.01 mol/L盐酸溶液、0.005 mol/L硫酸溶液来替代HJ 535-2009中的硼酸溶液作为蒸馏吸收液，以此来消除硼酸吸收液对氨氮测定的影响，并取得了很好的氨氮测定结果。

3 结 语

综上所述，根据不同的干扰物质，需采用不同的方法对水样进行预处理，加入掩蔽剂、絮凝沉淀和蒸馏是消除干扰的主要方法；使用掩蔽剂时，一定要选用合格合适的掩蔽剂，否则起不到掩蔽的作用；絮凝沉淀过程中需要关注的是pH值的调节；采用蒸馏法对水样进行预处理时，吸收液对氨氮测定影响很大，需选择合适的吸收液和实验条件才能保证氨氮测定结果的准确性。

［1］张蓉, 邓天龙, 廖梦霞. 水环境中氨氮的分析方法进展[J]. 四川环境, 2008, 27 (1): 76-80.

［2］环境保护部. 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法: HJ 535- 2009[S]. 北京:中国环境科学出版社, 2010．

［3］王海宏,屠伟斌,张瑶琴等.掩蔽剂对纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的影响研究[J]. 计量与测试技术, 2018, 45 (10): 54-55+59．

［4］肖翔群,毛予捷,伍丽平等.纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮掩蔽剂研究[J]. 河南科学,2014,32(8):1415-1418.

［5］靳立民.纳氏试剂法测定高含盐废水氨氮预蒸馏处理的优化[J].河南化工. 2010,27(5):58-60.

［6］李念,乔蓉.浅谈硫化物对水中氨氮测定的干扰及其消除办法[J].金属材料与冶金工程. 2019,47(1):49-51+64.

［7］彭少洪,罗占仪.高含硫污水中氨氮的测定[J].广州城市职业学院学报. 2008,2(4):33-36.

［8］张琤.分光光度法检测水中氨氮毒物前处理的研究[D].华南理工大学.2013.

［9］吴强,李铖.消除游离余氯对纳氏试剂分光光度法测定生活饮用水中氨氮影响的方法研究[J].城镇供水. 2019(6):32-34+44.

［10］潘本锋,韩润平,鲁雪生等.纳氏试剂光度法测定氨氮时样品溶液pH值对分析结果的影响[J].环境工程,2008,26(1):71-74.

［11］郑璇, 李莉, 赵冰，等. 馏出液的酸度对蒸馏-纳氏试剂分光光度法测定氨氮的影响[J]. 理化检验(化学分册), 2015,51(5):1307-1310.

Influence Factors of Determination of Amonia Nitrogen in Water by Nessler’s Reagent Spectrophotometry and Their Elimination

（Fushun Eco-environmental Monitoring Center of Liaoning Province, Liaoning Fushun 113006,China）

The effect of interfering substances of sample itself and experimental conditions on determination of amonia nitrogen in water by Nessler’s reagent spectrophotometry was summarized and analyzed;their elimination method was put forward. The interfering substances of sample itself mainly include metal ions, organic compounds, sulfide, residual chlorine. The experimental conditions that can affect the determination of amonia nitrogen are mainly pH during flocculating settling and selection of absorbing liquid in the predistillation process.

Amonia nitrogen; Nessler’s reagent spectrophotometry; Effect; Elimination

2020-03-30

陈志强（1984-），男，工程师，硕士，吉林省梨树县人，2011年毕业于桂林理工大学分析化学专业，研究方向：环境监测。

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1004-0935（2020）05-0567-03