纳氏试剂的配制方法及改进效果

张春红，王 鹏，蔡足根

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队，湖北 武汉 430034；2.湖北省地质实验测试中心，湖北 武汉 430034)

天然水中的氨氮，主要是含有蛋白质的动植物受水中微生物的分解产生，自然地表水体和地下水体中主要以硝酸盐氮(NO3)为主，氨氮是以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮也叫水合氨、非离子氨。地下水中无氧存在时，氨为最终产物；当有足够的氧存在时，在微生物的作用下铵离子可被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物。氨氮含量较高时对鱼类及水生生物有毒害作用。所以氨氮是水环境检测项目中主要指标。测定氨氮的方法有很多：比色法、氨气敏电极法、离子色谱法等，其中纳氏试剂分光光度法是经典的标准分析方法，普遍用于各种国家标准规范中[1-6]。但是纳氏试剂的配制方法中使用剧毒二氯化汞的量稍微过剩，并且很容易出现配出来的试剂不显色及时间一长容器中大量晶体析出现象。本文针对这两个现象对纳氏试剂的配制方法及比例进行了研究，得出最佳配比，解决了纳氏试剂不显色及大量析出晶体的现象。同时二氯化汞作为剧毒物质，减少其用量可以大大地降低环境污染及汞对人体的伤害。

1 实验部分

1.1 原理

纳氏试剂检测氨氮的基本原理为：铵离子能与碘化汞钾的碱性溶液反应，依铵离子浓度大小形成淡黄色到褐色的络合物，而进行比色。如果铵离子含量很高时则生成红褐色沉淀[7]。

[Hg2O·NH2]I+7KI+2H2O

1.2 仪器与试剂

①本法使用的纯水均为市售纯水器现用现制。②酒石酸钾钠溶液浓度500 g/L：称取50 g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6·4H2O)，溶于100 mL纯水中，加热煮沸至不含氮为止，冷却后再用纯水补至100 mL。当酒石酸钾钠中铵盐含量较高时，此时光煮沸不能完全去除氨，要加入少量氢氧化钠溶液，煮沸蒸发掉原体积的20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。③二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾(HgCl2-KI-KOH)纳氏试剂标准方法：称取15.0 g氢氧化钾溶于50 mL纯水中，冷却至室温。称取5.0 g碘化钾溶于5 mL纯水中，在搅拌下，将2.50 g二氯化汞粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。搅拌的同时将冷的氢氧化钾溶液缓慢加入到上述二氯化汞和碘化钾混合溶液中。并稀释至100 mL，于暗处静置24 h，倾出上层清液储于聚乙烯瓶中，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖好[8]。④氨氮标准储备液浓度1.00 mg/mL：将氯化铵置于烘箱内，在105 ℃烘干1 h，冷却后称取3.819 0 g。溶于纯水中并定容至1 000 mL。⑤氨氮标准使用液浓度10.00 μg/mL：吸取5.00 mL氨氮标准储备液④，用纯水定容至500 mL，现用现配。⑥氨氮标准管理样浓度10.00 μg/mL：取购买有证标准物质浓度1.00 mg/mL，5.00 mL用纯水稀释至500 mL。⑦已知浓度的某地下水样品1。⑧7230G分光光度计。⑨本法使用试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产。

1.3 实验步骤

1.3.1校准曲线

①取50 mL比色8支，分别加入氨氮标准使用液1.2中⑤的0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，用纯水稀释至50 mL。②向标准溶液管中分别加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液混匀，加1.0 mL纳氏试剂混匀后放置10 min，于420 nm波长下，用1 cm比色皿，用纯水作参比，测定吸光度。

1.3.2样品测定

①取50 mL同批次比色管1支，加入10 mL管理样，用纯水稀释至50 mL，加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液混匀，加1.0 mL纳氏试剂混匀后放置10 min，于420 nm波长下，用1 cm比色皿，测定吸光度。②取50 mL同批次比色管1支，取50 mL样品1，加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液混匀，加1.0 mL纳氏试剂混匀后放置10 min，于420 nm波长下，用1 cm比色皿，测定吸光度。

1.3.3空白试验

用水代替水样，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。

2 结果与讨论

水中氨氮质量浓度按照以下式子计算：

式中：ρN，水中氨氮的质量浓度以N计，mg/L；As，水样的吸光度；Ab，空白的吸光度；a，校准曲线的截距；b，校准标准的斜率；V，水样体积，mL。

2.1 设定试剂配比

根据纳氏试剂反应公式计算，二氯化汞和碘化钾的理论比为2.1∶5.0，越接近理论值时，纳氏试剂的反应越灵敏。因此设定以下试剂配比表进行配制，见表1。

表1 二氯化汞与碘化钾配比表 g

2.2 配比显色情况

根据表1配比安排实验室检测人员甲、乙、丙进行配制，见表2。

表2 人员配制显色情况

从表2可知，很多配比均会出现纳氏试剂不显色现象，并且显色后放置会产生大量的沉淀。二氯化汞为剧毒试剂称取越少越好，但是基于试剂稳定性考虑，由此选定2.1∶5为最佳配比。

2.3 不同配比下的标准曲线及管理样

根据表1中配比表进行配制纳氏试剂并且作标准曲线，曲线图见图1，数据见表3。

图1 不同配制比例纳氏试剂的标准曲线图

表3 不同配制比例纳氏试剂的吸光度数值

由表3和图1可以看出，任意配制比例的标准曲线线性都达到0.999以上，并且管理样、随检样也在允许限范围内。由此可见，配制比例为2.1∶5时可以满足实验要求。

3 结语与讨论

由以上实验可以得出，当试剂配制比例从2.5∶5调低至2.1∶5时，纳氏试剂显色效果没有影响。基于对环境的保护和工作人员身体的保护，可以选用二氯化汞用量少的方法。一般地下水中氨氮含量很低可以直接取样进行测定。显色的温度最好在20 ℃左右进行。温度太低，显色的时间会大大延长并且容易变浑浊。测定过程中周围环境必须要没有氨味存在。水样硬度很大时，溶液会出现大量白色沉淀，可增加酒石酸钾钠溶液的用量。如果水样中有大量的铁、铝、钙、镁及硫化物时，样品显色后颜色会失真或者浑浊，要经过蒸馏后测定。