纳氏试剂比色法测定水中氨氮含量适宜条件研究

王 醒

(江苏华夏检验股份有限公司，江苏 张家港 215634 )

1 引言

目前，生态环境的水体污染情况已受到社会各界的广泛关注，水体的含氮化合物(NH3-N、NO3-N、NO2-N)的浓度标准[2]是评价水环境质量的重要指标之一，准确测定含氮化合物的含量对掌握水生态系统的所受污染程度及推测水体自净能力有重要意义。

水体中氨氮的常用分析手段有：纳氏试剂法[3]，中和-滴定法[4]和水杨酸盐分光光度法[5]。由于纳氏试剂法操作简单、试剂灵敏度高、测试条件易达到，是大多数环境检测/监控部门常用的方法。但在实际检测操作过程中，待测液 pH值、静置显色时间、环境温度的偏差，都会影响纳氏试剂比色法检测结果的准确性。因此，本文结合实际工作经验，通过相关因素实验，找出纳氏试剂比色法测定氨氮含量的最佳条件，为水环境质量监测提供科学的参考依据。

2 实验部分

2.1 主要仪器和试剂

仪器：可见分光光度计(N2S)；电子天平(AL204)；pH计(FE20型)；纯水机(Smart-S15)。

试剂：氨氮标准溶液(有证标准物质，稀释至10 mg/L)；纳氏试剂(氯化汞-碘化钾-氢氧化钾)； 超纯水(无氨水)[6]。

2.2 试剂配制

0.5 g/mL酒石酸钾钠配制：准确称取67.14 g KNaC4H4O6· 4H2O(AR)溶于适量超纯水中，加热煮沸冷却后转移至100 mL容量瓶中定容。

磷酸盐体系缓冲液配制： KH2PO4，Na2HPO4·12H2O(AR)配置成pH值为5～10的缓冲溶液。

2% H3BO3吸收液配制：2 gH3BO3(AR)溶于100 mL超纯水中。

0.01 mol/L H2SO4吸收液配制：移液枪移取543 μL的浓H2SO4(AR)溶液，超纯水稀释至1000 mL。

2.3 纳氏试剂法测定氨氮的原理

水中游离状态的NH3或NH4-等形式存在的含氮化合物与纳氏试剂反应，在适宜的pH值、温度、静置显色时间下，生成浅红棕色络合物，于420 nm处测定其吸光度。络合物的吸光度(A)与含氮化合物浓度成正比。

2.4 标准溶液与标准曲线测定[2]

移液枪准确移取10 mg/L氨氮标准液0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，加入1.00 mL KNaC4H4O6溶液，1.5 mL纳氏试剂，超纯水定容至50 mL，混合均匀，编号1～8标准溶液，静置10 min，于420 nm处测定吸光度，超纯水为空白样。水样中实测吸光度与空白样品之差，从校正标准曲线上查得氨氮质量(mg)，氨氮含量计算公式：

(1)

式(1)中：m为校正标准曲线上的氨氮化合物含量，mg；V为测试水样体积， mL。

通过不同浓度的氨氮标准液对应的吸光度校正拟合曲线，见图1。拟合方程

Abs=-0.0012+5.23174m,R2=0.99996。

图1 氨氮含量校正拟合曲线

2.5 实验方法

2.5.1 pH值

移取适量10 mg/L氨氮标准液，通过磷酸盐缓冲体系调节溶液体系pH值(5,6,7,8,9,10)，每pH值取两组(取10 mg/L标准溶液5 mL，10 mL)进行对比实验。步骤同2.4，在相应的pH值下静置10 min。420 nm处测吸光度，以水为空白，计算得到校正吸光度。

2.5.2 反应时间

移取适量10 mg/L氨氮标准液，调pH值至8，每反应时间取两组(取10 mg/L标准溶液5 mL，10 mL)进行对比实验。步骤同2.4，静置反应时间：5 min、10 min、20 min、25 min、40 min、420 nm处测吸光度，以水为空白，计算得到校正吸光度。

2.5.3 温度

移取适量10 mg/L氨氮标准液，调pH值至8，通过恒温水浴调整待测溶液体系的温度：15 ℃，20 ℃，25 ℃，30 ℃，每温度区间取两组(取10 mg/L标准溶液5 mL，10 mL)进行对比实验。步骤同2.4，在相应反应温度下，静置10 min，以水为空白测吸光度，计算得到校正吸光度。

2.5.4 盲样测试

按照标准方法HJ 535-2009标准步骤6.2对盲样进行前处理。

3 结果与分析

3.1 pH值对氨氮测试值影响

纳氏试剂法测定氨氮时，OH-浓度会影响络合反应平衡，酸性条件下不利于样品显色，吸光度与真实值偏差较大。

由实验结果可以看出吸光度随pH值增加而升高，当体系达到弱碱性时(pH值≈8)，吸光度达到最大值，此时测试结果趋近与样品氨氮含量的真实值。若测试样品呈酸性(pH<7)，络合物生成量受到抑制，吸光度偏小；当pH值继续增加，pH值>9时，待测液变浑浊，吸光度增大，偏离真实值。因此最佳pH值条件应控制在8左右。不同氨氮含量标准样品在不同pH值条件下的吸光度，如图2。

图2 标准样品在不同pH值条件下的吸光度

3.2 反应时间对氨氮测试值影响

样品静置反应时间会影响显色效果，进而影响样品中氨氮的吸光度。在pH=8时，由显色时间与吸光度间的关系可知，随静置时间延长，样品的吸光度逐步增大，10 min后逐渐稳定。25 min后显色体系颜色变深，35 min后颜色开始变浅。故显色时间控制在10～20 min左右最佳，此时间段测定的吸光度与真实值较为接近，不同静置反应时间所对应的吸光度，如图3。

图3 不同静置反应时间所对应的吸光度

3.3 温度对氨氮测试值影响

样品在加入纳氏试剂进行显色反应，体系所处环境温度会影响络合物生成速率，进而影响溶液最终颜色。在pH=8，静置反应时间为10 min的条件下，反应温度为15 ℃时，吸光度偏低，体系中游离NH3与纳氏试剂反应不完全，随着体系反应温度升高，吸光度逐渐增加，温度达到25 ℃时，测定吸光度趋近与真实值，显色基本完全。温度高于25 ℃后，吸光度再次降低。所以最佳显色温度应控制在25 ℃，反应温度与吸光度的关系见图4。

图4 反应温度与吸光度的关系曲线

3.4 盲样测定

依据步骤2.5.4处理好盲样，调节pH值为8左右，反应温度为25 ℃，静置反应时间10 min，以超纯水做空白进行测试。氨氮含量见表1，测试值误差在规定范围内，该测量过程可信。

表1 待测标准样氨氮含量

4 结论

本文采用纳氏分光光度法测定水体中氨氮污染物的含量，通过配制相关标准溶液，对相关数据进行校正拟合，得到氨氮含量-吸光度线性方程：Abs=-0.0012+5.23174m,R2=0.99996。

针对纳氏法测定水中氨氮含量的实验条件进行比对，考察了不同pH值、静置显色时间、反应温度对氨氮络合物吸光度的影响，结果表明：测试样品pH值调整至8左右，反应时间10 min，体系温度25 ℃为纳氏法最佳反应条件。在此条件下测试标准品水样，其相对误差≤2%，精密度<5%，符合相关标准规定，该测试方法可信。