水质总氮的测定凯氏蒸馏

摘要：总氮是国家对水质监测的一项重要指标，往往直接反映出水体是否出现富营养化，可以对水体的污染情况和水体的自我净化能力进行很好的评估。现在我国环境实验室普遍应用的HJ 636-2012《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》来判断水体总氮含量指标。但是我国目前市售的过硫酸钾不能满足标准要求导致很多实验室不能顺利用该方法进行总氮的测定。用定氮合金转化法来对总氮进行测定，可有效避免因试剂纯度，环境因素等不确定条件对试验带来的影响。

关键词：水质检测;总氮;定氮合金;环境检测

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-0-02

Abstract：Total nitrogen is an important indicator for water quality monitoring in the country，which often directly reflects whether eutrophication occurs in the water body， and can well evaluate the pollution of the water body and the self-purification ability of the water body.HJ 636-2012 “Determination of Total Nitrogen in Water Quality” is currently widely used in Chinas environmental laboratories to determine the total nitrogen content of water by the potassium potassium persulfate digestion UV spectrophotometry method.However，the potassium persulfate currently on the market in China cannot meet the standard requirements， resulting in many laboratories not being able to use this method for the determination of total nitrogen.The determination of total nitrogen by the fixed nitrogen alloy conversion method can effectively avoid the influence of uncertain conditions such as reagent purity and environmental factors on the test.

Key words：Water quality testing;Total nitrogen;Nitrogen-fixing alloy;Environmental testing

随着国家对环境监测的要求日益严格，多数地区对总氮的要求也随之增高。而对于现在普遍应用的测定方法为HJ 636-2012《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。该方法虽具有操作简便，灵敏度高，检出限低等优点，但开展该试验所需的试剂过硫酸钾往往含氮量较高，且配制过程中会因操作不当使试剂失效，不能达到标准要求，导致实验室很难对其空白背景值进行有效把控。

现用消煮定氮合金转化法对总氮进行测定，可以有效避免试剂中含氮量的影响，且本方法的精密度，正确度均可满足对生活污水、工业废水以及地表水中对总氮测定的要求。

本文分别对水体的硝酸盐氮，亚硝酸盐氮，氨氮，有机氮以及将上述含氮物质的混合样品分别转化成氨氮，通过计算其转化率，来判断含氮物质是否完全转化成氨氮以确定本方法是否有效。

因为环境水质中主要成分为硝酸盐氮，有机氮，氨氮等，所以本方法未對叠氮化合物、偶氮、连氮、氰类等含氮化合物进行检验。

1 基本原理

有机氮经过量的硫酸盐在酸性和高温环境下转化成硫酸氢铵，游离氨和铵盐也转化成硫酸氢铵。在碱性环境下，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮与定氮合金反应生成氨气溢出用吸收液吸收，用加热蒸馏的方式将水体中铵离子以及溶于水的氨释放出来，用吸收液吸收。最后用纳氏试剂分光光度法对馏出液的氨氮含量进行测定。

2 实验过程

2.1 试剂

若没有特殊说明，均为分析纯试剂，实验室用水为无氨水。

（1）亚硝酸钠（优级纯）。

（2）硝酸钾（优级纯）。

（3）氯化铵（优级纯）。

（4）尿素。

（5）硫酸肼。

（6）磺胺。

（7）甘氨酸。

（8）硫酸，ρ=1.84g/mL。

（9）氢氧化钠。

（10）硫代硫酸钠。

（11）硫酸汞。

（12）酒石酸钾钠。

（13）纳氏试剂。

（14）硫酸钾（优级纯）。

（15）定氮合金。

（16）氢氧化钠-硫代硫酸钠溶液：称取500g氢氧化钠溶于水，另取25g硫代硫酸钠溶于上述溶液，定容至1L，混匀。

（17）硫酸汞溶液：称取2.74g硫酸汞溶于40mL（1+5）硫酸中。

（18）硫酸吸收液：吸取0.54mL硫酸（ρ=1.84g/mL）溶于水中，冷却至室温后定容至1L。

（19）酒石酸钾钠溶液：称取100g酒石酸钾钠溶于水，加热煮沸后，冷却至室温，定容至200mL。

（20）氯化铵使用液：称取经105℃高温干燥并冷却至室温的氯化铵3.8190g，用无氨水定容至1L，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为10mg/L时为使用液。

（21）硝酸盐氮使用液：称取经105℃高温干燥并冷却至室温的硝酸钾7.2195g，用无氨水定容至1L，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

（22）亚硝酸盐使用液：称取经105℃高温干燥并冷却至室温的亚硝酸钠4.9268g，用无氨水定容至1L，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

（23）尿素使用液：称取经105℃高温干燥并冷却至室温的尿素4.9268g用无氨水定容至1L，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

（24）硫酸肼使用液：称取硫酸肼0.929g，溶于（1+9）硫酸中，用（1+9）硫酸定容至100mL，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

（25）磺胺使用液：称取1.23磺胺，溶于（1+9）盐酸中，用（1+9）盐酸定容至100mL，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

（26）甘氨酸使用液：称取5.362g甘氨酸溶于水中，用无氨水定容至1L，此时溶液含氮量为1000mg/L。逐级稀释至含氮量为1mg/L时为使用液。

2.2 仪器和耗材

（1）全玻璃蒸馏装置：由全玻璃蒸馏水器，配套蛇形冷凝管，100mL具塞量筒作为吸收瓶。

（2）控温电热套。

（3）可见分光光度计：配有20mm玻璃比色皿。

2.3 实验步骤

（1）取50mL样品倒入500mL全玻璃蒸馏水器中，加入10mL浓硫酸，混匀后加入2mL硫酸汞溶液，6g硫酸钾和玻璃珠，混匀。置于通风橱内加热煮沸至冒白烟。待溶液清澈后，盖好塞子，继续微沸30min。[1]

（2）取下微微放凉，加入100mL水，继续放冷至室温。加入40mL氢氧化钠-硫代硫酸钠溶液。此时瓶底应呈现碱液层。加入1.0g定氮合金，迅速连接蒸馏装置。[2]用20mL硫酸吸收液连接蒸馏装置馏出口，确保馏出口在液面1.5cm之下。静置1h。加热蒸馏，待馏出液为90mL时，停止蒸馏，取出调节pH在7～9之间。

（3）取50mL（浓度过高可酌情少取后稀释至标线）馏出液于50mL干燥洁净的比色管中，加入1mL酒石酸钾钠溶液，混匀后加入1mL纳氏试剂，混匀后放置10min。[3]

（4）在420nm波长处，用20mm比色皿测定吸光度。

（5）空白试验：“取50mL无氨水，其余按照3.3.1-3.3.4步骤同步进行”。

2.4 校准曲线的绘制

取8个干燥洁净的50mL比色管，分别加入0.0mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL、4.0mL、6.0mL、8.0mL、10.0mL氯化铵使用液，此时溶液的含氮量为0μg、5μg、10μg、20μg、40μg、60μg、80μg、100μg。用无氨水将各比色管定容至标线，之后按照3.3.4步骤进行测定。横坐标为浓度，纵坐标为吸光度位置绘制校准曲线。

3 结果与检验

3.1 校准曲线的绘制

采用纳氏试剂分光光度法绘制标准曲线，绘制结果见下表：

3.2 转化率检验

根据转化率检验，可得知本方法适用的含氮物质类型，本次验证的含氮物质分别为：硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、有机氮、肼氮。其中有机氮包括：尿素氮、磺胺氮、甘氨酸氮。实测的吸光度根据上述校准曲线计算含氮量，与理论含氮量对比得出含氮物质转化率。

下表表示上述各类型的含氮物质的转化情况。

由上表可得出，硝酸盐氮，亚硝酸盐氮，有机氮均可转化成氨，且氨氮可有效被穩定蒸出，被硫酸吸收液吸收。但以肼类存在的氮却不能转化，故本方法不适用含有大量肼类物质的水体。

3.3 精密度及正确度检验

现对马栏河水进行总氮含量测定，平行测定6次。根据6次平行试验计算相对标准偏差，根据相对标准偏差判断精密度是否良好。同时做6次加标试验，以氯化铵使用液作为标准溶液，向6个平行样品同时加入相同浓度的标准溶液进行测定，通过总氮质量计算其加标回收率是否良好。

4 结论

根据实验可得，凯氏蒸馏-定氮合金转化法测定水体总氮含量可行性很高，该方法均可将硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、有机氮有效转化成氨氮。除特殊工厂会排放其他类型的含氮物质（如连氮、偶氮、肼类氮、氰化物等无机氮），其余水体（包括地表水和地下水）中含氮化合物主体成分主要为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、有机氮和氨氮。经本方法验证，基本含氮物质转化率合格，对水体进行精密度和准确度检验合格，在理论和实际操作实验方向证实了该方法的可行性。

本方法优点：在干扰条件很多时，使用本方法具有准确度。

本方法缺点：操作繁琐复杂，耗时长，且试剂消耗量较大。

本方法对于不能有效将过硫酸钾提纯的实验室提供了一个暂时性的可行方法。

参考文献

[1]GB/T 11891-1989.水质 凯氏氮的测定[S].

[2]GB/T 609-2018.化学试剂总氮量测定通用方法[S].

[3]HJ 535-2009.水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法[S].

收稿日期：2019-12-05

作者简介：于净民（1990-），男，汉族，本科学历，初级职称，研究方向为环境检测。