水中总硬度对氨氮测定的影响

李增华 刘源美 王静元

（洛阳市环境监测站，河南 洛阳 471000）

氨氮含量是进行水污染分析的重要参考指标，含量越多说明水污染的程度越严重。随着科学技术的不断发展和世界各国对氨氮测定工作的重视，出现了很多测定方法，且都取得了较为良好的测定效果。分光光度法是氨氮测定中最常用的方法之一，其中纳氏试剂分光光度法应用最为广泛。

1 水中氨氮的概述

水体中的氨氮主要以游离氨（NH3）或铵离子（NH4+）形式存在，两者的组成比取决于水的pH值与水温。当pH值偏高时，游离氨的比例较高［1］。相反的，当pH值偏小时，铵盐的比例较高。氨氮的主要来源是生活排污，因此，通过氨氮测定能够判断出水体的污染程度以及后期的可利用性。如果氨氮含量过高，会影响鱼类等水中生物的健康生长；人类如果长期饮用，也会带来各种危害。在实际的水体氨氮测定过程中，会受到各种客观和主观因素的影响，其中主要的影响因素包括：水硬度、反应时间、反应温度、反应体系的pH值、测定试剂等［2］。其中水硬度是影响测定结果最为关键的因素，本文将通过试验分析出具体的影响规律。

2 水中总硬度的概述

水的硬度一般是指水中钙离子和镁离子的含量，即水中碳酸盐的含量。而水中总硬度是指水中的钙离子和镁离子以及其他金属离子的总浓度，其中主要包括碳酸盐的硬度和非碳酸盐的硬度。当水中总硬度过高时，会对人类生活用水和工业生产用水造成较大的危害，长期饮用之后会引发胆结石、肾结石等严重疾病，因此我国的饮用水标准规定水体总硬度不得超过450mg/L。现在较为常用的水中总硬度测定方法是EDTA（乙二胺四乙酸二钠）滴定法，可以根据测定过程中EDTA的消耗量计算出水中总硬度，被广泛应用于工业和生活用水的硬度测定。

3 纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮含量

纳氏试剂分光光度法的测定原理：碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态配合物，此种物质在波长420nm处具有强烈吸收作用，从而实现对水中氨氮含量的测定。需要注意的是，水中一般含有各种金属离子、硫化物和有机物等，这些物质会对实验过程造成干扰，进而影响测定结果的准确性［2］。因此，在测定之前，如果检测发现水中确实含有这些物质，需要对其进行处理，降低或者消除对测定结果的影响作用。这种方法的最低检测浓度为0.025mg/L，测定上限为2mg/L。在实际的测定过程中，发现纳氏比色法具备操作简单、测定效率高、成本低、效果好等多方面的优点，但是其对于显色剂的要求比较高。同时纳氏试剂含有一定的剧毒物质，会对环境造成一定的污染，因此在测试过程中一定要进行水样测试，而不能直接把试剂放在水里，并控制好使用量以及测定完成之后水样的处理工作。

4 水中总硬度对氨氮测定的影响

4.1 试验原理

纳氏试剂与以游离态的氨和铵根离子等形式存在的氨氮反应生成淡红棕色胶态配合物碘化氨基氧合二汞，在波长420nm处有最大吸收值。同时氨氮溶液中存在的Ca2+与纳氏试剂中的0H-发生反应，影响比色，使其颜色深浅与氨氮含量偏离线性相关，不符合朗伯-比尔定律。本实验利用纳氏试剂光分光光度法对溶液进行吸光度测定，从而实现水的总硬度对氨氮测定影响的探究。

4.2 实验步骤及结果分析

4.2.1 标准曲线

标准曲线的绘制是纳氏试剂分光光度法中最为关键的一个环节。首先，根据具体的测试需求取标准溶液试剂若干，然后测出其吸光度，并注意扣除标准空白的吸光度，做好数据记录，然后利用得到的数据制定标准曲线。

4.2.2 试样测定

首先，取两支容量为50mL的比色管，直接加无氨水至刻度线；然后，取12支比色管，均加入氨氮标准溶液5.00mL，并根据测试需求加入适量的碳酸钙的1+1盐酸溶液，完成第一次操作之后，把氨氮标准溶液改为2.50mL，并重复后面的操作。其次，用无氨水将上述试样定容至50mL，并向所有比色管中加入纳氏试剂1.00mL，迅速摇晃均匀，放置10min后，在波长为420nm的情况下，测定吸光度。再次，取两组实验结果的吸光度平均值，并扣除空白吸光度，记录结果。

4.2.3 试验数据分析

通过对所取体积为5.00mL、2.50mL氨氮标准溶液加入不同体积碳酸钙标准溶液时测定的吸光度进行分析，能够找出吸光度和总硬度之间的关系。氨氮标准溶液体积分别为5.00mL和2.50mL时，测定的吸光度随着碳酸钙溶液浓度的增加而不断增大，这就说明水体总硬度越小，进行氨氮测定时对光束的散射作用越小；反之，水体总硬度越大，对其影响就越大。

4.3 水中总硬度对氨氮测定的影响规律

当水体中的氨氮浓度一定时，且水中总硬度小于硬度限值，测定的吸光度随硬度增大而缓慢增大；当水体总硬度超过某一限度值时，测定的吸光度将显著增大；当水体硬度超过其所对应的氢氧化钙溶解度时，测定吸光度将不稳定。氨氮浓度会对水体的硬度限值产生较大影响：当水体中的氨氮浓度不一定时，对其测定吸光度产生严重偏离的硬度限度值也不一定，氨氮浓度小时，其所对应的硬度限度值较小；氨氮浓度大时，其所对应的硬度限度值较大；当硬度超过其所对应的氢氧化钙的溶解度时，对浓度小的氨氮测定吸光度所产生的影响大于对浓度大的氨氮测定吸光度所产生的影响。

5 结论

通过以上分析可以发现，在实际的水质监测过程中，水体总硬度和氨氮含量都是表示水质的重要指标。但是氨氮测定却受到水体总硬度的影响。因此测定过程中，需要考虑到上文总结出来的影响规律，并制定科学合理的氨氮测定方法，以提高测定结果的精确度。

［1］李萍.废水中氨氮测定的工作经验总结［J］.民营科技，2012（10）：176.

［2］张昌玲，訾香梅.EDTA滴定法测定总硬度的检出限验证分析［J］.水利技术监督，2014（1）：6.