纳氏试剂对水体中氨氮测定的影响

张颖张佩

纳氏试剂对水体中氨氮测定的影响

张颖张佩

水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水以及农田排水等。氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。氨氮以游离氨和铵盐形式存在于水中，两者的比例取决于水的pH值；测定水中氨氮，有助于评价水体受污染和自净的状况，因此，氨氮是水质评价中的一个重要指标。

常用的氨氮测定方法是经典的纳氏试剂比色法、苯酚—次氯酸盐法。容量法和电极法也常用来测定氨，而水杨酸—次氯酸钠也是灵敏度较高的方法。目前纳氏试剂比色法以具有操作简便、灵敏度高等特点，使用的范围最广，但是实践证明在使用纳氏试剂比色法中，纳氏试剂的质量对实验的精密度影响显著，尤其是对实验空白值的影响，使实验精度降低。

本文从实验反应原理入手，通过反复实验，优化了对纳氏试剂的配置比例，使实验空白值显著降低，纳氏试剂的质量显著提高，实验可获得稳定的低空白吸光度，有助于提高样品测定的精密度和准确度。

1 实验原理

1.1 氨氮反应原理

了解纳氏试剂比色法测定氨氮的反应原理对理解反应过程、控制反应条件有重要意义。纳氏试剂与氨氮反应的情况较为复杂，随反应物质含量不同而分别按方程式（1）～（5）进行。

一般情况，纳氏试剂主要用于微量氨氮测定，其反应式为（1）式和（2）式。反应式（5）式表明NH3与NH4+在水溶液中受溶液pH的影响可相互转化。从反应原理可以看到，显色基团[HgI4]2-和溶液pH值在反应中对实验起决定作用。

1.2 纳氏试剂配制原理

纳氏试剂的正确配制影响方法的灵敏度。了解纳氏反应机理，是正确配制纳氏试剂的关键。纳氏试剂由Nessler于1856年发明，有两种配制方法，常用HgCI2与KI反应的方法配制，其反应过程如下：

反应中显色基团为[HgI4]2-，它的生成与I-浓度密切相关。反应初期，Hg2+与I-按反应（6）式生成红色沉淀HgI2，HgI2迅速与过量 I-按反应（7）式生成[HgI4]2-淡黄色显色基团；当红色沉淀不再溶解时，表明I-不再过量，应立即停止加入HgCl2，此时可获得最大量的显色基团。若继续加入HgCl2，反应（8）式和（9）式就会显著进行，促使显色基团不断分解，同时产生大量HgI2红色沉淀，从而引起纳氏试剂灵敏度的降低。根据反应原理及反应方程（1）式和（2）式的当量关系，得出KI和HgCl2的最佳用量比为0.41∶1（即82gHgCl2溶于20gKI溶液），以此比例配制的纳氏试剂。

2 实验部分

2.1 实验仪器及试剂

2.1.1 实验仪器

北京普析TU-1901紫外可见分光光度计，梅特勒-托利多LP115FK型pH计。

2.1.2 实验药品

KI，HgCl2，KOH，KNaC4H4O6·4H2O，NH4Cl等。所有试剂均为A·R级。

2.2 实验方法

2.2.1 纳氏试剂的配制

根据国家标准纳氏试剂有2种配制方法。第一种方法利用KI、HgCl2和KOH配制，第二种方法利用KI、HgI2和KOH配制。两种方法均可产生显色基团[HgI4]2-。但方法1中未给出HgCl2的确切用量，需要根据试剂配制过程中的现象加以判断。本实验依据上述纳氏试剂配制反应原理，根据反应方程（1）式和（2）式得出KI和HgCl2的最佳用量比为0.41∶1（即82gHgCl2溶于20gKI溶液），以此比例配制的纳氏试剂。以方法1和方法2配置的不同溶液来测定已知样品的氨氮含量。

2.2.2 酒石酸钾钠溶液的配制

由于市售酒石酸钾钠含有少许铵盐，而只靠加热煮沸并不能完全除去。本实验用以下两种方法除去：（1）向定容后的酒石酸钾钠溶液中加入5ml纳氏试剂，沉淀后取上层清液使用。（2）向酒石酸钾钠溶液中加少量碱，煮沸蒸发至50ml左右后，冷却并定容至100ml。

2.2.3 实验序列设计

分别使用方法1和方法2配制的纳氏试剂与不同方法配制的酒石酸钾钠溶液试剂1和试剂2，测定同一定值的氨氮控制样，比较实验结果的精确度和空白值，确定最佳的药品处理方式。a组：使用方法1和试剂1组合；b组：使用方法2和试剂1组合；c组：使用方法1和试剂2组合；d组：使用方法2和试剂2组合。

3 实验结果与讨论

3.1 四种不同组合下的实验空白值比较

表1 四种不同组合下的实验空白值比较

表2 四种不同组合下的实验的加标回收率

表3 标准物质测定结果

实验空白值是反映实验过程中各种因素对物质分析的综合影响，实验空白值高会影响实验的精密度和准确度，因而每个实验对空白值均有一定要求。氨氮的实验空白值一般要求吸光度A≤0.030。

表1分别给出不同方法配制的纳氏试剂和酒石酸钾钠溶液对实验空白值的影响结果。结果显示第一种方法配置的纳氏试剂实验吸光度总体较小，符合实验室对实验空白值小于0.030的要求。而第二种配制方法所得的纳氏试剂实验空白值达到0.065，是第一种配制方法的两倍多，空白值较高。实验结果显示第二种去除酒石酸钾钠溶液中铵盐的措施效果更加明显。

3.2 四种不同组合下的实验准确度和精密度比较

实验结果的重现性和加标回收率直接反映了实验的准确度和精密度。从表2可以得出，c组处理方式下，实验得到最低的空白值0.023，符合实验要求空白值低于0.030的要求，实验精密度最高。同时加标回收率达到100.3%，在四组实验中准确度最高。

表3的数据显示出，c组处理方式得到的实验结果、相对误差和相对标准偏差都是4组实验中准确度和精密度最高的。表明纳氏试剂以第二种配制方法可以得到更高的实验精密度和准确度，有效地提高了纳氏试剂的质量。酒石酸钾钠溶液的质量对结果也有影响，使用第二种方法去除药品中铵盐的影响更加显著。

4 实验结论

通过实验显示两种不同方法配制纳氏试剂对实验的准确度和精密度影响显著。使用第一种方法利用KI、HgCl2和KOH配制纳氏试剂时，确定KI和HgCl2的最佳用量比为0.41∶1（即82gHgCl2溶于20gKI溶液），以此比例配制的纳氏试剂可以得到更高的实验准确度和精密度，应为实验室试剂配制的首选方法。酒石酸钾钠溶液和样品的pH值对实验结果也有明显的影响

信阳水文水资源勘测局 464000 驻马店水文水资源勘测局 463000）