纳氏试剂分光光度法和靛酚蓝分光光度法对比分析

黄 辉,魏因布需纳·乔纳森

(1.恩德斯豪斯分析仪器(苏州)有限公司，江苏 苏州 215021；2.恩德斯豪斯分析仪器(德国)有限公司，盖林根 70839)

0 引言

在城镇污水处理厂中，氨氮是非常重要的测量指标[1]。氨氮在线监测仪已被广泛应用在水质自动监测系统中[2]。靛酚蓝分光光度法(以下简称靛酚蓝法)在测量氨氮时不涉及有毒重金属试剂，具有对环境二次污染较小、测量灵敏度高等特点。目前，很多在线氨氮监测仪器采用靛酚蓝法[3]。环境监测部门经常使用试验室方法对在线氨氮监测仪进行评估。由于纳氏试剂分光光度法(以下简称纳氏法)具有操作简单、显色直观等特点，很多试验室采用纳氏法进行氨氮测量[4]。

按照国家城镇污水处理厂污染物排放一级A标准，当水温高于12 ℃时，氨氮每日最高允许排放浓度为5 mg/L[5]。随着污水处理技术的提高，很多城镇污水处理厂的出水氨氮浓度甚至小于1 mg/L。然而在测量低浓度的出水氨氮时，纳氏法和靛酚蓝法的测量结果有时会出现很大差异。其原因可能是出水水质较为清澈，很多试验室在使用纳氏法时不使用蒸馏预处理。为了证明这种猜测，本文通过纳氏法和靛酚蓝法的对比试验来研究导致这种测量偏差的原因，并提出解决方法。

1 试验设计

试验包括测量氨氮标准液和城镇污水处理厂的出口水样2个部分。

严格按照环境保护部的水质氨氮测量标准，使用靛酚蓝法(HJ536)[6]和纳氏法(HJ535)[7]对标准液进行测量。根据测量标准，在测量标准液时无需蒸馏预处理。氨氮浓度范围为0～2 mg/L。通过对比测量结果和标液浓度，评估这两种方法的差异。

对同一种城镇污水处理厂的出口水样，采用纳氏法蒸馏预处理、纳氏法无蒸馏预处理、靛酚蓝法和标准溶液加入法4种方法测量其氨氮浓度，并进行对比试验。①使用纳氏法同时进行蒸馏预处理。②同时使用纳氏法和酒石酸钾纳，但不进行蒸馏预处理，加入适量酒石酸钾纳溶液以消除钙、镁等金属离子的干扰。③使用靛酚蓝法但不进行蒸馏预处理。④使用标准溶液加入法。通过对比4种方法的测量结果，评估哪种方法可以更加准确地测量低浓度的出水氨氮。

2 试验结果和分析

按照环境保护部的水质氨氮的测量标准，分别使用靛酚蓝法和纳氏法测量标液的浓度，对比结果如图1所示。由图1可以看出，分别使用靛酚蓝法和纳氏法进行标液测量时，测量浓度和标液浓度非常匹配，不存在测量差异。

图1 浓度测量对比图Fig.1 Comparison of the concentration measurement

在测量城镇污水处理厂的出口水样试验中，按照纳氏法的国家测量标准，对水样进行预蒸馏处理。利用上节所述4种方法测量同一出水的氨氮浓度，测量结果如表1所示。

表1 浓度测量结果Tab.1 Concentration measurement results

从表1可以看出，使用蒸馏预处理的纳氏法、靛酚蓝法和标准溶液加入法的测量结果基本一致，测量浓度为(0.11±4%) mg/L。因此，0.11 mg/L可以被认为是水样实际氨氮值。然而，不使用蒸馏预处理的纳氏法测量结果(0.324 mg/L)远高于其他测量结果。因此，对于污水的氨氮测定，尤其对于低浓度氨氮的污水处理厂的出口水样，如果使用纳氏法进行测量，则必须使用蒸馏预处理来排除干扰物，否则测量结果会远高于实际氨氮值。同时，大部分氨氮在线监测仪使用的靛酚蓝法，可以准确地测量出口水样的实际氨氮浓度。

新疆乌鲁木齐市环境监测中心站[8]同时使用絮凝沉淀法和蒸馏法对污水进行对比试验，最终使用纳氏法进行比色。结果显示，采用蒸馏法所测定的值(0.16 mg/L)比絮凝沉淀法(0.80 mg/L)所测定的值要小得多。蒸馏法消除了水中的干扰离子，因此测定值较低。在对生活污水进行纳氏法测定时，需要进行蒸馏预处理。

由此可见，采用纳氏法对污水出水口的在线监测仪器进行评估时，必须进行蒸馏预处理。然而这种蒸馏预处理的方法在实际操作中较为繁琐。

另一种评估在线监测仪器的方法是使用质控水样来代替实际水样。中华人民共和国环境保护部办公厅在2015年发布的《关于以低浓度质控样代替氨氮、总磷实样进行比对监测和评价有关问题的复函》(环办函[2015]1298号)中表示，当进行氨氮水质自动分析仪比对监测时，如果实际水样试验室手工监测浓度小于1 mg/L，可采用浓度为0.5 mg/L的质控样替代实际水样进行试验。通过这种替代，环境监测部门在评估在线水质监测仪时，不仅可以减少预蒸馏的麻烦，而且避免了水中的干扰物，可以更加精确地评估监测仪的工作状态。

当水样和纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物时，如果不及时进行比色，会出现淡红棕色沉淀，从而影响

测量结果。如果用纳氏法测量标液，在混合标液和纳氏试剂后，混合液是稳定、均匀混合的。在混合没有经过蒸馏预处理的污水水样和纳氏试剂后，混合液不稳定，5 min内出现淡红棕色络合物。即使混合经过蒸馏预处理的污水水样和纳氏试剂，混合液仍然不稳定，10 min后会出现淡红棕色沉淀物。

3 结束语

通过靛酚蓝法和纳氏法的对比试验可以看出，检测具有较低氨氮浓度的污水处理厂出水时，靛酚蓝法和使用蒸馏预处理的纳氏法的测量结果是准确的。而不经过蒸馏预处理的纳氏法则无法排除出水口水样中的干扰物。这些干扰物将严重影响氨氮的测量结果，从而导致测量结果远高于实际氨氮值。在这种低浓度氨氮的水质环境下，不需要蒸馏预处理的靛酚蓝分光光度法比纳氏法更加准确和方便。

参考文献:

[1] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2006.

[2] 李洁，吴学伟.氨氮分析仪应用研究[J].净水技术，2007，26(2)：64-66.

[3] 何双.浅谈氨氮在线分析仪比对验收监测的现状及建议[J].绿色科技,2013(5):208-209.

[4] 王文萍，郭周芳，尚伟伟，等.水中氨氮的测定方法[J].水科学与工程技术，2012(3)：26-28.

[5] 国家环境保护总局科技标准司.城镇污水处理厂污染物排放标准：GB 18918-2002[S].北京：国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局,2002.

[6] 中华人民共和国环境保护部.水质氨氮的测定水杨酸分光光度法:HJ-536-2009[S].北京：中华人民共和国环境保护部,2009.

[7] 中华人民共和国环境保护部.水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法:HJ-535-2009[S].北京：中华人民共和国环境保护部,2009.

[8] 郭艳玲,王佳,赵丽莉,等.氨氮蒸馏与不蒸馏的比对试验水质氨氮的测定[J].大众科技,2010,18(10):7-8.