我国环境监测中水体氨氮分析方法和影响因素综述

孔 杰

（唐山市环境保护局滦县分局，河北 唐山 063700）

氨氮普遍存在于地表水和地下水中，它主要以游离氨（NH3）和离子氨（HN4+）的形式存在。水中氨氮的来源主要有生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物、某些工业废水及农田排水。当氨氮含量较高时，它会对动物和人体造成较大的危害。由于氨氮含量的多少是判断水体污染程度的重要依据，因此本文综述了氨氮的分析方法。

1 氨氮分析方法

1.1 分光光度法

在水体氨氮含量分析方法中，分光光度法是应用率较高的一种试验方法。依据结合试剂的不同，人们可以将分光光度法分为多种。其中一种是纳氏试剂分光光度法，该方法主要分析和测定的对象是清洁饮用水、天然水中的氨氮含量。分光光度法具有操作简单、灵敏等优点，却也存在不足，例如，在测定的过程中，容易受到其他因素的影响和干扰，水中的金属离子、酮类、醛类会对其造成影响，还有水体是否浑浊、水体颜色是否符合标准等。

要想获得准确的数据，人们就要做好充分的试验准备，在测定之前，用苯酚-次氯酸盐比色法进行水体的预处理，这种方法操作灵敏、便捷，具有较高的稳定性。分光光度法适用范围越来越广，逐渐成为氨氮检测的常用方法。有学者指出，人们可以首先利用硫酸来消煮土壤，接着用氢氧化钠中和硫酸，达到一个适宜的pH值，促使其数值符合相关要求，沉淀分离溶液中的相关粒子，形成性能稳定的绿色化合物，其主要的化学原理是溶液中的NH4+和二氯异氰尿酸钠发生了化学变化[1]。通过这一步骤，试验结果的准确度得到显著提高，优势较为明显。

1.2 离子色谱法

离子色谱法也是测定大气氨含量的一种常用方法，其操作步骤为：首先采用离子色谱仪来分析采集的样品，通过对比靛酚蓝比色法进行研究分析。对比相关结果可知，离子色谱法在氨含量的测定中数值更加准确，操作更为快捷，适用范围广，灵敏度高，是一种更佳的测定方法。

1.3 离子选择性电极法

离子选择性电极法具有以下优点：测定范围较广，没有过多局限；在测定之前不需要水体的预处理，这样可以节约试剂和时间。在弱碱性的环境下，废水中加入掩蔽剂二钠盐，可以轻松地去除很多干扰粒子，为试验提供便利条件，满足绿色试验和保护环境的要求。该测定方法获得的数据具有很高的准确度和精密度，试验效果和分光光度法一样。采用离子选择性电极法进行水体中氨含量的测定，取得了令人满意的试验结果。

1.4 流动注射分析法

有学者在测定电厂水NH3态氮中使用了流动注射分析法，测定结果显示，0.05～0.06 mmol/L的中存在线性相关[2]。王伟测定水中氨氮含量时利用的技术是流动分析技术，深入研究了各种试验条件对结果的影响，发现这种方法几乎不会受到各种因素的影响，饮用水和污染水都可以通过这种方法来测定[3]。徐华华等将气体扩散膜装置的方法加入到流动注射体系中，在氢氧化钠溶液中加入NH4+水样，两者发生化学反应，NH4+转化为NH3，经过扩散后，透过气体分离膜，水样中微量NH4+被有效分离，之后测定氨氮含量，实践证明了此方法具有良好的效果[4]。

1.5 仪器分析法

随着科学技术的不断进步，可以用来进行氨氮分析的仪器越来越多。仪器分析法用到的仪器是凯式定氮仪，这种仪器充分利用蛋白质中氮含量恒定的原理，通过测定样品中的氮含量，计算蛋白质含量。该仪器的工作原理为：不需要消解水样，只需要加入适量的氢氧化钠，就可以调节水样的酸碱性，中和水样中的铵盐，使氢氧根和铵根离子发生化学反应，形成氨；然后，蒸馏和析出氨，尾气吸收用到的试剂是硼酸溶液；接着，用电位滴定仪滴加硫酸溶液。原因是硼酸溶液将氨完全吸收之后，溶液的酸碱值就会升高，向溶液中滴加硫酸溶液，可以改变pH值，使其达到初始水平。当接近终点时，要注意降低滴定速度，然后结合硫酸的消耗量，计算水样中氨氮的含量。

色谱分析法是另外一种方法，其也叫层析法，这种方法应用的是物理分离技术，具有较高的效能，是同时结合其他检测手段形成的。色谱分析法适用于有复杂成分样品的分离和分析。相关试验表明，采用色谱仪进行检测有很多优点，比如，可以获得较高的精密度和准确度，操作简便，易上手，灵敏度较高，满足环境保护要求。这种测定方法符合绿色试验的要求，值得推广和应用[5]。

1.6 水杨酸分光光度法

水杨酸分光光度法的原理是，以亚硝基铁氰化钠的存在为前提，铵与水杨酸盐、次氯酸盐发生化学反应，产物为蓝色化合物。比色测定的点在697 nm处，测试范围为：当最大试样体积为8 mL时，此时的氨氮浓度是1 mg/L，使用比色皿规格为10 mm时，检测浓度的最低值为0.01 mg/L[6]。

1.7 氨气敏电极法

氨气敏电极法的原理为：指示电极是以氨气敏电极为平头pH玻璃电极，以银-氯化银为参比电极，形成一组电极对，将其全都置于盛有氯化铵内充液的塑料套管中。氯化铵的浓度为1 mg/L，套管底部有一层有氨气可以透过的透气膜。氨气进入内充液后溶于水，生成铵根离子和氢氧根离子。此时，内充液的pH逐渐升高，这也导致玻璃电极发生变化。当溶液离子强度、酸度和性质都保持恒定值时，电极参数在恒定条件下,测得溶液的电位值与氨浓度符合能斯特方程。试验数据的精密度和准确度均符合生活污水水质分析的质量要求。降低电极内充液的浓度和在pH调节剂中加入10%的乙醇，可以减少Nernst响应偏差，扩大线性范围，使得检出限降低。此外，应用离子选择电极法测定废水中的氨氮，免去了样品预蒸馏的过程，但废水中可能存在铁离子、钙离子等多种干扰物质。在强碱性的环境下，人们可以加入掩蔽剂，如Na2EDTA，则干扰物质对测定造成的影响可以忽略不计。

2 影响因素

2.1 水样的保存

通过氨氮水样保存时间的测定，人们发现，把5 mL硫酸加入到1 L含有氨氮的地表水中，两者发生氧化还原反应，直到pH小于2，便可以达到抑制氨氮水解的效果。将水样置于20～28℃的环境中保存15 d，15 d后发现操作对氨氮的测定结果影响十分微弱。有学者进行了对比试验，采集水样后立刻加入盐酸进行酸化，直至pH值小于2。注入聚乙烯瓶保存，保存环境为密闭环境，室温保存30 d，试验发现，氨含量恒定。值得注意的是，确保待测水样不受到氨的污染，放在隔离于实验操作室的地方，涉及浓氨水和氨缓冲液的试验，应注意在通风橱内完成，同时注意氨氮测定要与其分开测定，以免相互干扰，对试验结果造成影响。

2.2 温度

有学者研究得出，配制的纳氏试剂加入氯化汞时，碘化钾溶液的温度会发生变化，温度稍微升高，大概在40℃，检出限相对较低，反应灵敏度较高。纳氏试剂的保存条件是在低温条件下，冰箱的冷藏室是不错的选择，这样可以防止颜色加深，从而确保空白值的稳定性。在测定氨氮过程中，若使用氨气敏电极测定，应注意水样温度和标准溶液温度保持恒定，这样才能使电极斜率与标准电势保持恒定不变。

2.3 pH

相关试验表明，当水体中的氨氮测定值为0.236 mg/L，这时的水样呈现的是酸性，水体的pH值大于7时，测定值为1 035 mg/L；当水体的pH值等于7时，氨氮测定值为0.920 mg/L。这些数据说明，水体中的氨氮含量和酸碱度有着密切的联系。在测定水体氨氮含量时采用纳氏试剂，把氢氧化钠溶液加入水体中，对纳氏试剂有较大影响。经过多次重复试验得出结论，中和10 mL硼酸的氢氧化钠最佳用量是5 mL，而这时测定的pH值是12.49。当溶液环境的pH＜11时，溶液中的铵根离子就不能全部转化为NH3，导致的结果就是测定值偏低；当溶液环境的pH＞11时，有99%的完全转化成NH3，此时pH值对测定电极电位不会产生影响。

3 结语

测定水体中氨氮含量的方法有很多，但是每一种方法都有不足之处。其中，最经典的测定方法是纳氏试剂比色法，但是这种方法的缺点就在于容易受到水中有色离子的影响，不能保证试验数据的准确性。水杨酸-次氯酸钠比色法较其他方法来说比较灵敏、稳定，但缺点和比色法一样。在环境监测中，水体氨氮分析方法是十分必要的，水是万物之源，仅凭这一点就足以引起人们的重视，在实际监测中，选择合适的方法尤为重要。

1 杨玉珍，王 婷，马文鹏.水环境中氨氮危害和分析方法及常用处理工艺[J].山西建筑，2010，2（20）：123-125.

2 汪小丰，王士相，王 媛.流动注射分析法测定生活饮用水及水源水中的氨氮[J].江苏预防医学，2004，15（3）：72-73.

3 王 伟.流动注射分析地表水中氨氮含量[J].中国环境监测，1993，（6）：20-21.

4 徐华华，陈剑宏.流动注射气体扩散技术测定水中微量硫离子的研究[J].分析化学，1992，（7）：844-846.

5 李国庆.几种氨氮水质在线自动监测仪比较[J].中国环保产业，2012，2（2）：98-99.

6 郭 虹，毛海泉，郝 静.水杨酸盐分光光度法测定空气中的氨[J].环境与职业医学，2010，27（7）：429-431.