纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮预蒸馏方法的改进

柴江君

（万子健检测技术（上海）有限公司，上海 201800）

氨氮是我国水环境检测的重要指标之一，《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535-2009）[1]是测定水质氨氮的常用方法，当水样浑浊或有颜色时，该标准用蒸馏法对样品进行预处理，但该处理方法的测定结果偏低，远远超出误差允许范围[2]，这主要是由于硼酸吸收液的酸度对比色测定结果有重要影响，因此在水样蒸馏法预处理后，吸收液的酸度需用氢氧化钠进行中和处理，但方法中对氢氧化钠的加入量及中和硼酸的程度未作具体说明，导致测定结果偏低[3]。以硼酸为吸收液，用氢氧化钠溶液调节pH值约为10，可消除硼酸酸度的影响[4]，中和后的硼酸吸收液在加入纳氏试剂后，显色的pH值适宜范围是11.8～12.4[5]。

针对HJ 535-2009预蒸馏法测定水中氨氮结果偏低的问题，本文提出降低硼酸吸收液浓度，使用90 mL硼酸溶液（浓度：2.5 g/L）作为氨氮预蒸馏的吸收液，同时对预蒸馏前处理的流程做了优化处理。

通过多次实验，本文对改进后的纳氏试剂分光光度法测定氨氮预蒸馏方法的可行性进行了研究和探讨，并采用加标回收率和氨氮标准样的方式对试验过程进行质量控制，确保检测数据的准确、可靠。

1 实验原理

实验对水中以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮在弱碱性条件下进行蒸馏，蒸馏释出的氨被吸收于硼酸溶液中，与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420 nm处测量吸光度。

2 实验仪器

实验仪器包括：（1）紫外分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司，T6新世纪），用20 mm比色皿；（2）多功能蒸馏装置（山东霍尔德电子科技有限公司，HD-ZL60D）；（3）电子天平（METTLER TOLEDO，ME204/02）；（4）纯水器（默克Milli-Q，Synergy UV）。

3 实验试剂

实验试剂包括：

（1）无氨水，用市售纯水器2（4），在无氨环境中临用前制备。

（2）硼砂-氢氧化钠缓冲溶液（pH9.5）：①储备液A：c（硼砂）=0.05 mol/L：称取19.05 g硼砂（Na2B4O7.10H2O）溶于水中，稀释至1 000 mL，②储备液B：c（NaOH）=0.2 mol/L：称取4 g氢氧化钠溶于水中，稀释至500 mL，把17.6 mL B溶液加入到50 mL A溶液中，稀释至200 mL，即得pH为9.5的硼砂-氢氧化钠缓冲溶液。

（3）盐酸，ρ（HCI）=1.18 g/mL。

（4）纳氏试剂：市售。

（5）酒石酸钾钠溶液，ρ=500 g/L：称取50.0 g酒石酸钾钠溶于100 mL水中，加热煮沸以驱除氨，充分冷却后稀释至100 mL。备注：铵盐含量较高的酒石酸钾钠，依靠加热煮沸或加纳氏试剂沉淀不能完全除去氨，此时可以加入少量氢氧化钠溶液，再把溶液煮沸使体积蒸发掉20%～30%，待冷却后，用无氨水稀释至原体积。

（6）氢氧化钠溶液：c（NaOH）=1 mol/L。

（7）盐酸溶液：c（HCl）=1 mol/L。

（8）硼酸溶液：ρ=2.5 g/L：称取2.5 g硼酸溶于水中，稀释至1 L。

（9）溴百里酚蓝指示剂：ρ=0.5 g/L。

（10）氨氮标准溶液：①氨氮标准贮备溶液：市售有证标准物质1 000 μg/mL，②氨氮标准工作溶液：用市售有证标准物质（3（10）①）稀释至10 μg/mL，临用前配制。

实验用试剂均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，用无氨水稀释样品和配制试剂。

4 预蒸馏方法

量取250 mL水样，加入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时用氢氧化钠溶液3（6）或盐酸3（7）溶液调整pH至6.0（指示剂呈黄色）～7.4（指示剂呈蓝色），加入5 mL、pH为9.5的硼砂-氢氧化钠缓冲溶液及数粒玻璃珠，立即连接好蒸馏装置2（2）。将90 mL硼酸溶液（3.8）移入250 mL容量瓶内，确保冷凝管出口（冷凝管出口接一小段锥形玻璃管）在硼酸溶液液面之下。在蒸馏装置2（2）上设置馏出液体积，加热蒸馏，使馏出液速率约为10 mL/min，待馏出液达240 mL时，停止蒸馏，定容至250 mL。

改进前后的预蒸馏方法比较见表1。

表1 改进前后的预蒸馏方法比较

5 实验过程和结果

5.1 标准曲线

在8个50 mL比色管中，分别加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL氨氮标准工作溶液3（10）②，加水至标线；加入1.0 mL酒石酸钾钠溶液，摇匀；再加入纳氏试剂1.5 mL，摇匀；放置10 min后，在波长420 nm下，用20 mm比色皿，以水作参比，测量吸光度。

以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程为 Y=0.00736x-0.0022，相关系数r=0.9999。各标准曲线点对应的吸光度见表2。

表2 各曲线点对应的吸光度

5.2 工作曲线

在8个250 mL容量瓶中，分别加入0.00、2.50、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00和50.00 mL氨氮标准工作溶液3（10）②，加水至标线，摇匀后移入500 mL蒸馏烧瓶中，按照预蒸馏方法4进行处理；分别取经预处理的试样50 mL，加入50 mL比色管中，然后按与标准曲线相同的步骤绘制工作曲线，得回归方程为 Y=0.00729x-0.0025，相关系数r=0.9998。各工作曲线点对应的吸光度见表2。

5.3 实际样品（地表水、地下水、工业废水和生活污水）的测定

按照水质采样规范，实验人员分别采集一个地表水样品、一个地下水样品、一个工业废水样品和一个生活污水样品，按照预蒸馏方法4对样品进行处理。取经预处理的水样50 mL，按与工作曲线相同的步骤测量吸光度，平行测定6次，同时对加标后的水样平行测定6次。具体测定结果见表3和表4。

表3 实际样品（样品1、样品2、样品3和样品4）按照标准曲线计算结果 单位：mg/L

表4 实际样品（样品1、样品2、样品3和样品4）按照工作曲线计算结果 单位：mg/L

另外用水代替试样进行空白试验，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。

从表3和表4可见，实际样品1、样品2、样品3和样品4的加标回收率均在95%～105%以内，相对标准偏差均＜2%，采用标准曲线计算和采用工作曲线计算结果没有明显差别。

5.4 氨氮标准样品（质控样）的测定

氨氮标准样品为坛墨质检科技股份有限公司生产，产品批号分别为B22110063和B22110195。用干燥洁净移液管准确移取上述氨氮标准样品10.00 mL加入容量瓶，用水定容至250 mL，混匀后立即使用，此时的标准值分别为（0.209±0.021）mg／L和（0.420±0.032）mg／L。

按照样品测定的步骤测定氨氮标准样品（B22110063和B22110195），各平行测定6次。具体测定结果见表5。从表5可见，两个氨氮标准样品进行的6次平行测定，结果均在标准值范围内，相对标准偏差均＜2%，采用标准曲线计算和采用工作曲线计算结果也没有明显差别。

表5 氨氮标准样品（B22110063和B22110195）的测定结果 单位：mg/L

6 结论

氨溶于水成为氨水，具有弱碱性，因此微酸性的吸收液理论上应该有利于氨的吸收；改进后的预蒸馏方法的硼酸用量仅为HJ 535-2009[1]标准方法的22.5%，硼酸浓度显著降低，而且纳氏试剂是强碱性溶液，对吸收液的微酸性具有一定的中和作用，因此无需调节硼酸吸收液的酸度就可进行比色测定。

本研究工作表明，采用改进后的方法测定水中氨氮，不仅省去用氢氧化钠调节硼酸吸收液pH值的过程，而且实际操作更简便、检测工作更高效；试验结果用标准曲线和工作曲线分别进行计算，实际水样的加标回收率均在95%～105%之间，相对标准偏差均＜2%，标准样品测定结果均在标准值范围以内，相对标准偏差均＜2%，采用标准曲线计算和采用工作曲线计算出的结果没有明显差别。本法检测结果数据稳定可靠，精密度和准确度均满足水质氨氮检测的要求，适用于水中氨氮的检测，建议将其纳入测定水质氨氮的国家标准中。