探究纳氏试剂分光光度法检测水中氨氮存在实验偏差的影响因素

陈江 (四川省宜宾生态环境监测中心站，四川 宜宾 644000)

0 引言

为了尽可能确保纳氏试剂分光光度计检测结果的精准性，研究和消除影响水中氨氮含量测定结果的因素就显得至关重要。本文对纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮含量的实验过程进行了严格地剖析，对可能造成实验误差的影响因素做出了详细的探究，并对消除影响因素和条件优化做出了分析和总结，希望通过本次实验能够为该方法在实际情形中的应用提供理论依据和技术支持。

1 实验原理

水中的氨氮一般以铵离子或游离态氨等形态存在，并且该形态下的离子会与纳氏试剂发生显色反应，生成淡红色的络合物。该络合物的吸光度与氨氮含量在波长420 nm处呈现出正比的线性关系。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

分光光度计、具塞比色管、电子天平、全玻璃蒸馏器、容量瓶、移液枪、磨口塞玻璃瓶、聚乙烯容量瓶、烧杯、浓硫酸、氢氧化钾、碘化钾、二氯化汞、无氨水、奈斯勒试剂、酒石酸钾钠、氯化铵 (优级纯)。

2.2 方法

2.2.1 无氨水的配制

取0.1 mL相对分子质量98%的浓硫酸缓慢倒入盛有1 000 mL蒸馏水的全玻璃蒸馏器中进行蒸馏处理，待蒸馏出液滴后，舍去蒸馏前端50 mL蒸馏液和最后残余的50 mL残留液，同时要使用带有磨口玻璃塞的玻璃瓶收集中间馏分，待用。需注意无氨水需配制两次才能满足后续实验需求。

2.2.2 铵标准使用液的配制

在电子天平上准确称量1.909 5 g氯化铵，放入干净的烧杯中用无氨水进行溶解，溶解完全后转入500 mL的容量瓶中，此时注意烧杯要用无氨水冲洗3遍，并将冲洗液倒入容量瓶中，然后再添加无氨水定容至刻度线，此时容量瓶中为1.00 mg/mL铵标准储备液。使用移液枪准确移取2.5 mL铵标准储备液放入250 mL容量瓶中，添加无氨水定容至刻度线，此时容量瓶中为0.010 mg/mL的铵标准使用液。配置过程均使用无氨水。

2.2.3 纳氏试剂的配制

(1)用电子天平准确称量15 g氢氧化钾和7.08 g奈斯勒试剂；

(2)50 mL无氨水在烧杯内将称量好的氢氧化钾粉末充分溶解，并将其降温到25 ℃；

(3)称量好的奈斯勒试剂用20 mL无氨水溶解后，借助超声设备促进溶解。若超声可充分溶解，就要用移液枪向里面逐滴加入二氯化汞溶液，产生朱红色络合物就马上停下操作；若超声后就已经出现朱红色络合物，则无需滴加二氧化汞溶液。

2.2.4 酒石酸钾钠溶液

在电子天平上准确称量50 g酒石酸钾钠放入烧杯内，然后放入100 mL无氨水进行溶解，加热沸腾一段时间，尽可能除尽氨后，再降温至25 ℃，然后将除去氨后的液体倒入100 mL容量瓶中，并定容。

2.3 标准曲线绘制

取干净的50 mL具塞比色管8支，并进行1～8号的标记，向管内依次加入0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL和10.00 mL铵标准使用液，并用水定容至刻度线，再统一加入1.00 mL配制好的酒石酸钾钠溶液，涡旋混匀后静置15 min。在使用分光光度计测定吸光度时，要选择10 mm光程的比色皿并将波长调至420 nm，选用纯水作为参照标准。加入铵标准使用液所得吸光度，与纯水对照组测得的吸光度，其二者之差即为校正吸光度。

2.4 水样测定

取干净的50 mL具塞比色管9支，并进行1～9号的标记，其中1～8号具塞比色管依次放入0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、 8.00 mL和 10.00 mL铵 标 准使用液，并用无氨水定容至刻度线；第9支具塞比色管内直接加入50 mL处理好的水样。然后向9支具塞比色管中均放入1.00 mL配制好的酒石酸钾钠溶液，经涡旋后，再分别放入1.00 mL纳氏试剂并涡旋摇匀，静置15 min。在420 nm波长条件下，选择1 cm光程的比色皿进行测定。

3 结果与讨论

3.1 结果

本次实验得到的实验数据如表1所示。

表1 实验结果

该实验结果的拟合程度R2为0.9671，表明该图所得回归方程可以表示净吸光度与氨氮含量的关系。因此，测得水样中的净吸光度，就可以通过标准曲线图和线性回归方程计算出水中氨氮含量。

3.2 水样中干扰物质的影响

检测水样中若存在不透明的浑浊物质，或者被染成其他颜色，就会检测氨氮含量或多或少地造成偏差。因此，在测定水样前必须采用一定的技术方法进行清洁。目前水样处理的方法有很多，而且能够根据水样的不同状态针对性地处理，例如，可用絮凝沉淀法处理水质本来就比较好的水样；可用蒸馏法处理工厂排放的废弃污水；可用酸碱中和方法处理有机废水，避免有机氮在酸性环境中被分解成氨氮。在相同酸性环境下，无机废水中氨氮的转化效率会明显低于有机废水，因此存放数日，在检测时也几乎不会对氨氮含量造成太大的影响。

3.3 显色时间的影响

在实际检测时，显色时间的长短对吸光度存在一定影响，这可能造成水中氨氮含量的变化。为验证这一猜想，我们又对显色时间和水样吸光度进行了有关测定。实验结果表明，显色时间并不是越长越好。当显色时间在10 min以内时，虽然吸光度展现出增长现象但数值并不是很高；当显色时间在15～35 min之间时，吸光度的趋势呈现稳定的状态，且数值达到最高；当显色时间大于40 min时，吸光度表现出下降的状态而且数值是缓慢降低的。综上所述，在使用纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮过程中，显色时间最好是在15～35 min之间。

3.4 显色温度的影响

有实验表明，实验温度会对纳氏试剂以及水中氨氮的转化效率产生影响，从而造成实验结果存在误差。为验证该实验结论并且确定纳氏试剂分光光度法检测氨氯含量最适的显色温度，我们确定了7个不同的实验温度，并采用相同的15 min显色时间进行检测。试验结果表明，显色温度为20～25 ℃时显色比较充分且吸光度的数值较大。因此，在实验过程中最好选用20～25 ℃为检测时的实验温度。如果实验室温度过低，为了保证检测结果的准确性，增加显色时间是非常好的解决办法。

3.5 实验用水

在实验过程中，无论是试剂配制还是清洗仪器都要使用无氨水，不然验空白值较高。而空白值表明在实验进程中存在干扰信息，过高的时候会对实验结果产生明显的影响。为避免空白值过高，试验用水一律选择无氨水。为了防止空气中的氨进入无氨水中，对无氨水的容量瓶要进行密封处理，并且与氨水、铵盐等试剂保持距离，分区域保存。

4 结语

综上所述，影响水中氨氮含量测定的因素有很多，在水体检测过程中尽量避免实验误差，提高检测准确度至关重要。本实验结果表明：水样中的干扰物质、显色时间、显色温度和试验用水均会对水中氨氮含量产生或多或少的影响，而这些影响会直接关系到环境监管部门对水环境的管控和处理决定。因此我们要根据水样测定时存在的问题有针对性地对这些影响因素采取有效措施，例如尽可能消除水样中的浑浊物、金属离子等干扰物质，选择适宜的显色温度和时间，正确使用试验用水等。此外，还要对实验过程中其他有可能造成检测结果大幅变化的因素如水样的PH值、纳氏试剂稳定性等进行探索和研究，确定它们的影响效果和影响原因，然后确定有效的解决措施来消除影响。