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[摘 要]氨氮是我国水质污染物总量控制指标之一，水体中氨氮排放总量的控制对于水环境的改善具有重要作用。针对氨氮污染的治理需要有更为准确、有效、快速的分析方法相配合。水中氨氮测定有多种分析方法，其中，纳氏试剂分光光度法设备简单、操作方便、灵敏度高、检出限低，是水质监测首选的行业标准方法。文章针对运用纳氏试剂分光光度法测定水体氨氮进行研究，以期为分析工作者开展水中氨氮检测提供借鉴。
[关键词]水体；氨氮；纳氏试剂分光光度法
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0130-01
在水中，氨氮以游离氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在，是水体的营养素，容易导致水体出现富营养化现象，同时氨氮也是我国水体环境监测的一项重要指标。对水体进行氨氮分析有助于评价水体的污染和“自净”情况。随着现在人们的环保意识不断加强，氨氮的测定受到越来越多人的重视。测定水中氨氮的方法主要有纳氏试剂分光光度法、水杨酸分光光度法、气相分子吸收光谱法等。纳氏试剂法是测定氨氮的国家标准方法之一，并且，其具有操作简便、快速、灵敏度高等优点，如今广泛应用于我国的环境监测和科学研究工作中。
1 纳氏试剂法原理
经预处理后的水样，加入纳氏试剂，以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色胶态化合物或淡红棕色络合物，络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。当水样体积为50mL，使用20mm比色皿时，本方法的检出限为0.025mg/L，测定上限为2.0mg/L（均以N计）。
2 纳氏试剂制备和设备
2.1纳氏试剂制备
除非另有说明，否则分析时所用试剂均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，试验用水均为无氨水。
方法1：二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液
称取15.0gKOH，溶于50mL水中，冷却至室温。
取5.0gKI，溶于10mL水中，搅拌，再将2.50gHgCl2粉末分多次加入KI溶液中，直至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HgCl2饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入上述二氧化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100mL，于暗处静置24h，倾出上清液，储于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，有效期30d。
方法2：碘化汞-碘化钾-氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液
称取16.0g氢氧化钠，溶于50mL水中，冷却至室温。
称取7.0g碘化钾和10.0g碘化汞，溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述50mL氢氧化钠溶液中，用水稀释至100mL，储于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，于暗处存放，有效期60d。
2.2仪器和设备
（1）可见分光光度计：具20mm比色皿。
（2）具塞磨口玻璃比色管：50mL。
（3）一般实验室常用仪器和设备。
3水样的预处理
对于一般水样，采用絮凝沉淀法预处理。絮凝沉淀法：移取100mL经充分摇动、混合均匀的样品，加入1mL硫酸锌溶液，并用氢氧化钠溶液Ⅰ调节pH至10.5，混匀使之沉淀，取上清液或用经水冲洗过的中速性滤纸过滤后分析。
对于特殊水样，如絮凝沉淀后仍明显浑浊或絮凝沉淀后无明显浑浊、但加入掩蔽剂和显色剂后变浑浊而导致无法比色，絮凝沉淀法不能去除全部干扰时，可采用预蒸馏法进行水样前处理。预蒸馏法操作如下：将50mL硼酸溶液移入接收瓶内，确保冷凝管出口在硼酸液面之下。分取250mL样品，移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时，用氢氧化钠溶液Ⅱ或盐酸溶液调pH至6.0～7.4，加入0.25g轻质氧化镁及数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管。加热蒸馏，使溜出液速率约为10mL/min，待溜出液达200mL时，停止蒸馏，加水定容至250mL。
4分析测试
4.1校准曲线的绘制
在8个50mL比色管中，分别加入0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL和10.00mL的氨氮标准工作溶液，其所对应的氨氮含量分别为0μg、5.0μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg、80.0μg和100μg，加水至标线，加入1.0mL酒石酸钾钠溶液，摇匀。加入纳氏试剂1.5mL（方法1）或1.0mL（方法2）混匀。放置10min后，在波长420nm下，用20mm比色皿，以水作参比，绘制以氨氮含量（μg）对校正吸光度的标准曲线。
4.2水样的测定
①取50mL经预处理后得水样（若水样中氨氮含量超过2mg/L，可适当少取水样体积），按与标准曲线相同的步骤测量吸光度。
4.3空白试验
以无氨水代替水样，作全程序空白测定。
5结果计算
水中氨氮的质量浓度计算：
式中：ρN——水样中氨氮的质量浓度（以N计），mg/L；
As——水样的吸光度；
Ab——空白试验的吸光度；
a——校准曲线的截距；
b——校准曲线的斜率；
V——试料体积，mL。
當测定结果<10.0mg/L时，保留至小数点后两位；当测定结果≥10.0mg/L时，保留三位有效数字。
6实验中常见问题及解决办法
6.1 HgCl2质量引起的问题
纳氏试剂配制过程中，HgCl2是其中的关键试剂，其质量直接关系到纳氏试剂的灵敏度，对氨氮测定结果有很大影响。因此，HgCl2的质量必须满足标准（HJ 535-2009）中的要求，符合国家标准的分析纯化学试剂及以上的条件，试剂更换批次或厂家后，应对试剂质量进行检定，满足标准要求后方能使用。引起HgCl2质量问题的主要因素是试剂本身的质量问题或是实验室是否能按照要求保存试剂。HgCl2开封时间过长，或未能密封保存时会在常温下微量挥发，使HgCl2变质或纯度（一般为 99.5%以上）达不到实验要求，则会影响方法的灵敏度。主要表现为溶解在KI溶液中的HgCl2含量降低，HgCl2的加入量决定着显色基团，生成的显色基团少，曲线各个点的吸光度偏低，影响测定方法的灵敏度。试剂出现问题应及时更换，低温避光保存，密封，新购买的试剂做消耗性材料质量检测记录。 6.2 KOH质量引起的问题
根据氨氮反应原理，OH-浓度对反应平衡有重要影响。有研究得出，水样pH值对颜色的强度有显著影响，只有水样呈中性或碱性，其测定结果相对偏差才符合分析要求，若水样呈酸性则无可比性，所以对于水样应特别注意调节体系的pH值，通常将溶液显色pH 控制在11.8～12.4，以保证结果的精密度和准确度。pH太低时，显色不完全，过高时溶液会出现浑浊，当pH为12～13时显色较完全，且不产生浑浊，因此溶液的pH值宜选为12～13。一般地，在显色前将样品pH调到中性，在加入纳氏试剂显色后，反应体系的pH值约为12～13。KOH的质量或纯度发生变化后，溶液的pH值达不到12～13的范围，方法灵敏度达不到，一般会表现为空白偏高，即比色皿2cm时空白吸光度大于0.025。另外，固体KOH吸湿性特强，易吸收空气中的水份而潮解，还能跟空气中的CO2起反应生成K2 CO3而变质，要检验它们是否变质，只需加一些稀盐酸即可，如果有气体产生，表示已变质，否则未变质。因此KOH 的贮存过程应注意密闭、干燥保存，避免其他药品的交错干扰。
6.3酒石酸钾钠质量引起的问题
加入酒石酸钾钠溶液的作用是消除少量铜、镁、铁等金属离子的干扰，但酒石酸钾钠试剂中的铵盐含量不能过高，其含量较高时容易造成空白值偏高，所以在配制酒石酸钾钠时可以通过煮沸去除铵盐，但有时仅加热或加纳氏试剂沉淀不能完全除去氨，此时可采用加入少量NaOH（1mol/L）溶液，煮沸蒸发掉溶液体积的20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。
结语
氨氮是国家主要污染物减排四项约束性指标之一，也是水质常规监测的一项重要指标。由于水样来源的多样性和复杂性，对纳氏试剂分光光度测定氨氮提出了较高的要求。因此，在采用纳氏试剂法对水体进行氨氮分析时，要特别注意纳氏试剂的配制，正确掌握纳氏试剂配制要领，以确保测定结果的准确性，进而满足快速、准确、省时和绿色分析检测工作的需要。
参考文献
[1]戴丽. 纳氏试剂分光光度法測定水中氨氮的不确定度分析[J]. 广东化工，2017，44（16）：237-239.
[2]丁小娇，谢芳，李志斌，刘育. 纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮—色度的干扰及消除方法[J]. 广东化工，2016，43（11）：250-251.
[3]罗俊玲. 纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的分析体系优化[D].西北大学，2015.
[关键词]水体；氨氮；纳氏试剂分光光度法
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0130-01
在水中，氨氮以游离氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在，是水体的营养素，容易导致水体出现富营养化现象，同时氨氮也是我国水体环境监测的一项重要指标。对水体进行氨氮分析有助于评价水体的污染和“自净”情况。随着现在人们的环保意识不断加强，氨氮的测定受到越来越多人的重视。测定水中氨氮的方法主要有纳氏试剂分光光度法、水杨酸分光光度法、气相分子吸收光谱法等。纳氏试剂法是测定氨氮的国家标准方法之一，并且，其具有操作简便、快速、灵敏度高等优点，如今广泛应用于我国的环境监测和科学研究工作中。
1 纳氏试剂法原理
经预处理后的水样，加入纳氏试剂，以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色胶态化合物或淡红棕色络合物，络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。当水样体积为50mL，使用20mm比色皿时，本方法的检出限为0.025mg/L，测定上限为2.0mg/L（均以N计）。
2 纳氏试剂制备和设备
2.1纳氏试剂制备
除非另有说明，否则分析时所用试剂均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，试验用水均为无氨水。
方法1：二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液
称取15.0gKOH，溶于50mL水中，冷却至室温。
取5.0gKI，溶于10mL水中，搅拌，再将2.50gHgCl2粉末分多次加入KI溶液中，直至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HgCl2饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入上述二氧化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100mL，于暗处静置24h，倾出上清液，储于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，有效期30d。
方法2：碘化汞-碘化钾-氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液
称取16.0g氢氧化钠，溶于50mL水中，冷却至室温。
称取7.0g碘化钾和10.0g碘化汞，溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述50mL氢氧化钠溶液中，用水稀释至100mL，储于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，于暗处存放，有效期60d。
2.2仪器和设备
（1）可见分光光度计：具20mm比色皿。
（2）具塞磨口玻璃比色管：50mL。
（3）一般实验室常用仪器和设备。
3水样的预处理
对于一般水样，采用絮凝沉淀法预处理。絮凝沉淀法：移取100mL经充分摇动、混合均匀的样品，加入1mL硫酸锌溶液，并用氢氧化钠溶液Ⅰ调节pH至10.5，混匀使之沉淀，取上清液或用经水冲洗过的中速性滤纸过滤后分析。
对于特殊水样，如絮凝沉淀后仍明显浑浊或絮凝沉淀后无明显浑浊、但加入掩蔽剂和显色剂后变浑浊而导致无法比色，絮凝沉淀法不能去除全部干扰时，可采用预蒸馏法进行水样前处理。预蒸馏法操作如下：将50mL硼酸溶液移入接收瓶内，确保冷凝管出口在硼酸液面之下。分取250mL样品，移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时，用氢氧化钠溶液Ⅱ或盐酸溶液调pH至6.0～7.4，加入0.25g轻质氧化镁及数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管。加热蒸馏，使溜出液速率约为10mL/min，待溜出液达200mL时，停止蒸馏，加水定容至250mL。
4分析测试
4.1校准曲线的绘制
在8个50mL比色管中，分别加入0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL和10.00mL的氨氮标准工作溶液，其所对应的氨氮含量分别为0μg、5.0μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg、80.0μg和100μg，加水至标线，加入1.0mL酒石酸钾钠溶液，摇匀。加入纳氏试剂1.5mL（方法1）或1.0mL（方法2）混匀。放置10min后，在波长420nm下，用20mm比色皿，以水作参比，绘制以氨氮含量（μg）对校正吸光度的标准曲线。
4.2水样的测定
①取50mL经预处理后得水样（若水样中氨氮含量超过2mg/L，可适当少取水样体积），按与标准曲线相同的步骤测量吸光度。
4.3空白试验
以无氨水代替水样，作全程序空白测定。
5结果计算
水中氨氮的质量浓度计算：
式中：ρN——水样中氨氮的质量浓度（以N计），mg/L；
As——水样的吸光度；
Ab——空白试验的吸光度；
a——校准曲线的截距；
b——校准曲线的斜率；
V——试料体积，mL。
當测定结果<10.0mg/L时，保留至小数点后两位；当测定结果≥10.0mg/L时，保留三位有效数字。
6实验中常见问题及解决办法
6.1 HgCl2质量引起的问题
纳氏试剂配制过程中，HgCl2是其中的关键试剂，其质量直接关系到纳氏试剂的灵敏度，对氨氮测定结果有很大影响。因此，HgCl2的质量必须满足标准（HJ 535-2009）中的要求，符合国家标准的分析纯化学试剂及以上的条件，试剂更换批次或厂家后，应对试剂质量进行检定，满足标准要求后方能使用。引起HgCl2质量问题的主要因素是试剂本身的质量问题或是实验室是否能按照要求保存试剂。HgCl2开封时间过长，或未能密封保存时会在常温下微量挥发，使HgCl2变质或纯度（一般为 99.5%以上）达不到实验要求，则会影响方法的灵敏度。主要表现为溶解在KI溶液中的HgCl2含量降低，HgCl2的加入量决定着显色基团，生成的显色基团少，曲线各个点的吸光度偏低，影响测定方法的灵敏度。试剂出现问题应及时更换，低温避光保存，密封，新购买的试剂做消耗性材料质量检测记录。 6.2 KOH质量引起的问题
根据氨氮反应原理，OH-浓度对反应平衡有重要影响。有研究得出，水样pH值对颜色的强度有显著影响，只有水样呈中性或碱性，其测定结果相对偏差才符合分析要求，若水样呈酸性则无可比性，所以对于水样应特别注意调节体系的pH值，通常将溶液显色pH 控制在11.8～12.4，以保证结果的精密度和准确度。pH太低时，显色不完全，过高时溶液会出现浑浊，当pH为12～13时显色较完全，且不产生浑浊，因此溶液的pH值宜选为12～13。一般地，在显色前将样品pH调到中性，在加入纳氏试剂显色后，反应体系的pH值约为12～13。KOH的质量或纯度发生变化后，溶液的pH值达不到12～13的范围，方法灵敏度达不到，一般会表现为空白偏高，即比色皿2cm时空白吸光度大于0.025。另外，固体KOH吸湿性特强，易吸收空气中的水份而潮解，还能跟空气中的CO2起反应生成K2 CO3而变质，要检验它们是否变质，只需加一些稀盐酸即可，如果有气体产生，表示已变质，否则未变质。因此KOH 的贮存过程应注意密闭、干燥保存，避免其他药品的交错干扰。
6.3酒石酸钾钠质量引起的问题
加入酒石酸钾钠溶液的作用是消除少量铜、镁、铁等金属离子的干扰，但酒石酸钾钠试剂中的铵盐含量不能过高，其含量较高时容易造成空白值偏高，所以在配制酒石酸钾钠时可以通过煮沸去除铵盐，但有时仅加热或加纳氏试剂沉淀不能完全除去氨，此时可采用加入少量NaOH（1mol/L）溶液，煮沸蒸发掉溶液体积的20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。
结语
氨氮是国家主要污染物减排四项约束性指标之一，也是水质常规监测的一项重要指标。由于水样来源的多样性和复杂性，对纳氏试剂分光光度测定氨氮提出了较高的要求。因此，在采用纳氏试剂法对水体进行氨氮分析时，要特别注意纳氏试剂的配制，正确掌握纳氏试剂配制要领，以确保测定结果的准确性，进而满足快速、准确、省时和绿色分析检测工作的需要。
参考文献
[1]戴丽. 纳氏试剂分光光度法測定水中氨氮的不确定度分析[J]. 广东化工，2017，44（16）：237-239.
[2]丁小娇，谢芳，李志斌，刘育. 纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮—色度的干扰及消除方法[J]. 广东化工，2016，43（11）：250-251.
[3]罗俊玲. 纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的分析体系优化[D].西北大学，2015.