摘要：本文就氨氮納氏試劑比色法的實驗原理進行分析，就六個方面展開氨氮實際分析過程中的影響因子及其解決辦法，以期更好的指導實際工作。
　　關(guān)鍵詞：納氏試劑比色法，氨氮，環(huán)境監(jiān)測，解決方法
　　
　　納氏試劑比色法是氨氮測定的經(jīng)典方法,具有較高的靈敏度,且簡便快速,是環(huán)境監(jiān)測首選方法,也是氨氮測定的國家標準方法。其原理是以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成黃棕色絡合物，該絡合物的色度與氨氮的含量成正比。但實際工作中情況比較復雜,很多問題需要深入探討并加以解決。本人根據(jù)工作經(jīng)驗,對納氏試劑比色法測定水體中氨氮常見問題進行了總結(jié),以期更好的指導實際工作。
　　一、實驗原理
　　1．納氏試劑配制原理
　　納氏試劑的配制是否正確,直接影響方法的靈敏度。了解納氏反應機理,是正確配制納氏試劑的關(guān)鍵。納氏試劑常用ＨｇＣｌ2與ＫＩ反應的方法配制,其反應過程如下:
　　
　　顯色基團為[ＨｇＩ4]2-,它的生成與Ｉ-濃度密切相關(guān)。開始時,Ｈｇ2+與Ｉ-按反應(1)式生成紅色沉淀ＨｇＩ2,迅速與過量Ｉ-按反應(2)式生成[ＨｇＩ4]2-淡黃色顯色基團;當紅色沉淀不再溶解時,表明Ｉ-不再過量,應立即停止加入ＨｇＣｌ2,此時可獲得最大量的顯色基團。若繼續(xù)加入ＨｇＣｌ2,反應(3)式和(4)式就會顯著進行,促使顯色基團不斷分解,同時產(chǎn)生大量ＨｇＩ2紅色沉淀,從而引起納氏試劑靈敏度的降低。
　　2．氨氮反應原理
　　了解氨氮反應原理對我們理解反應過程,控制反應條件有重要意義。納氏試劑與氨氮反應的情況較為復雜,隨反應物質(zhì)含量不同而分別按方程式(5)～(9)進行。
　　
　　一般情況,納氏試劑主要用于微量氨氮測定,其反應式為(5)式和(8)式。(9)式表明ＮＨ3與ＮＨ4+在水溶液中可相互轉(zhuǎn)化,主要受溶液ｐＨ的影響。
　　3．酒石酸鉀鈉掩蔽原理
　　水體中常見金屬離子有Ｃａ2+、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+、Ｍｎ2+等,若含量較高,易與納氏試劑中ＯＨ-或Ｉ-反應生成沉淀或渾濁,影響比色。因而在加入納氏試劑前,需先加入酒石酸鉀鈉,以掩蔽這些金屬離子,其掩蔽原理如下:
　　
　　二、氨氮實驗的影響因子及解決方法
　　1．商品試劑純度
　　納氏試劑比色法實驗所用試劑主要有酒石酸鉀鈉、碘化鉀、二氯化汞氫氧化鉀。某些分析純試劑由于自身原因或貯存時間較長，達不到要求,從而給實驗造成較大影響,據(jù)我們的經(jīng)驗,影響實驗的試劑主要是酒石酸鉀鈉和二氯化汞。
　　不合格酒石酸鉀鈉會導致實驗空白值高和引起實際水樣渾濁,影響測定。不純試劑從外觀上難以鑒別,只有通過預實驗檢驗才能判定是否符合要求。
　　二氯化汞為無色結(jié)晶體或白色顆粒粉末,變質(zhì)的二氯化汞試劑常見紅色粉末夾雜其中。據(jù)經(jīng)驗,試劑中含有少量紅色粉末的試劑還可使用,但仍要避免稱取紅色粉末配制反應試劑。
　　2．反應試劑配制
　　納氏試劑常用種配制方法是利用ＫＩ、ＨｇＣｌ2和ＫＯＨ配制,該方法關(guān)鍵在于把握ＨｇＣｌ2的加入量,這決定著獲得顯色基團含量的多少,進而影響方法的靈敏度。但方法未給出ＨｇＣｌ2的確切用量,需要根據(jù)試劑配制過程中的現(xiàn)象加以判斷,經(jīng)驗性強,因而較難把握。有人據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出ＨｇＣｌ2與ＫＩ的用量比為0.44∶1時(即8.8ｇＨｇＣｌ2溶于20ｇＫＩ溶液),效果很好。我們依據(jù)上述納氏試劑配制反應原理,根據(jù)反應方程(5)式和(6)式得出ＨｇＣｌ2與ＫＩ的最佳用量比為0.41∶1(即82ｇＨｇＣｌ2溶于20ｇＫＩ溶液),以此比例配制的納氏試劑經(jīng)多次實驗檢驗,靈敏度均能達到實驗要求。配制過程中,ＨｇＣｌ2一般溶解較慢,為加快反應速度,節(jié)省反應時間,可在低溫加熱中進行配制,還可防止ＨｇＩ2紅色沉淀提前出現(xiàn)。
　　酒石酸鉀鈉配制方法較為簡單,但對于不合格試劑,由于銨鹽含量較大,只靠加熱煮沸并不能完全除去,可采取以下2種方法:(1)向定容后的酒石酸鉀鈉溶液中加入5ｍｌ納氏試劑,沉淀后取上層清液使用。(2)向酒石酸鉀鈉溶液中加少量堿,煮沸蒸發(fā)至50ｍｌ左右后,冷卻并定容至100ｍｌ。本人認為,第二種方法優(yōu)于第一種方法,即使銨鹽含量很高的酒石酸鉀鈉,經(jīng)處理后空白值也能滿足實驗要求。
　　3．高空白實驗值
　　空白實驗值可反映實驗過程中各種因素對物質(zhì)分析的綜合影響,空白值高會影響實驗的精密度和準確度,因而每個實驗對空白值均有一定要求。氨氮實驗空白值一般要求吸光度Ａ≤0.030。但有時空白值遠高于此,影響因素主要有試劑空白高、實驗用水氨含量高以及濾紙含有一定銨鹽。
　　(1)分析純酒石酸鉀鈉,有時銨鹽含量較高,直接加熱煮沸配制,往往造成空白實驗值高。所以要降低空白值,可按上述方法配制酒石酸鉀鈉溶液,效果很好。
　　(2)氨氮實驗用水要求為無氨水,若空氣中氨溶于水或有銨鹽通過其它途徑進入實驗用水中,含量達到方法檢測限,則可導致實驗空白值高,所以無氨水每次用后應注意密閉保存。用新鮮蒸餾水代替無氨水測氨氮,實驗空白值和標準曲線與用無氨水的方法無顯著差異,并具有較高的精密度和準確度。可見只要實驗用水不含氨或極低含量氨,不論蒸餾水是否重蒸,均可使用。
　　(3)氨氮實驗需將水樣過濾后測定,所以實驗還需做過濾空白對照實驗,以扣除濾紙影響。由于濾紙一般都含有銨鹽,因而可引起過濾空白值升高。有些含量較高的濾紙雖多次用水洗滌,但仍達不到實驗要求，因此使用前需對每一批次濾紙進行抽檢,淋洗時要少量多次。
　　本人選用經(jīng)稀鹽酸浸泡并洗凈的0.45μｍ醋酸乙酯纖維濾膜過濾水樣,解決了用濾紙過濾產(chǎn)生的高空白問題。不僅過濾空白值低,而且重復性好,所以推薦使用濾膜過濾。
　　4．反應條件控制
　　（1）反應溫度對實驗的影響
　　溫度影響納氏試劑與氨氮反應的速度,并顯著影響溶液顏色。實驗表明,反應溫度為25℃時,顯色最完全;5～15℃吸光度無顯著改變,但其顯色不完全;當溫度達30℃時,溶液褪色,吸光度出現(xiàn)明顯偏低現(xiàn)象。因而實驗顯色溫度應控制在20～25℃,以保證分析結(jié)果的可靠性。
　　（2）反應時間對實驗的影響
　　實驗表明,反應時間在10分鐘之前,溶液顯色不完全;10～30分鐘顏色較穩(wěn)定;30～45分鐘顏色有加深趨勢;45～90分鐘顏色逐漸減褪。因而,用納氏試劑光度法測定水中氨氮時,顯色時間應控制在10～30分鐘,以盡快的速度進行比色,達到分析的精密度和準確度。
　　（3）反應體系ｐＨ對實驗的影響
　　由氨氮反應原理可知,ＯＨ-濃度影響反應平衡。實驗表明,水樣ｐＨ的變化對顏色的強度有明顯影響,水樣呈中性或堿性,得出的測定結(jié)果相對偏差符合分析要求,呈酸性的水樣無可比性,所以對于廢水樣應特別注意調(diào)節(jié)體系的ｐＨ值,最好將溶液顯色ｐＨ控制在11.8～12.4,以保證結(jié)果的精密度和準確度。還有研究表明,ｐＨ太低時,顯色不完全,過高時溶液會出現(xiàn)渾濁,當ｐＨ為13時顯色較完全,且不產(chǎn)生渾濁,因此溶液ｐＨ值宜選為13。
　　5．水體中物質(zhì)干擾
　　實際水樣中除含待測組分外,還含有其它成分,特別對于廢水樣,所含物質(zhì)更為復雜,因而水樣中都不同程度的存在干擾物質(zhì),影響氨氮比色測定。
　　對于一般地表水,干擾物質(zhì)主要為Ｃａ2+、Ｍｇ2+等金屬離子,一般通過過濾加掩蔽劑酒石酸鉀鈉即可消除。但我們曾發(fā)現(xiàn),向過濾后的實際水樣中加入酒石酸鉀鈉出現(xiàn)渾濁,但標準曲線組卻未出現(xiàn)渾濁的現(xiàn)象,從而使水樣無法比色測定。這與酒石酸鉀鈉試劑不合格有關(guān),非水樣干擾問題。當酒石酸鉀鈉試劑中含有較多雜質(zhì)時,與實際水樣中Ｃａ2+、Ｍｇ2+共同反應,生成較多量的酒石酸鈣或酒石酸鎂從而析出,使過濾水樣變渾濁;由于蒸餾水中Ｃａ2+、Ｍｇ2+痕量,因此未出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。此時應更換酒石酸鉀鈉試劑,重新測定。
　　6．樣品稀釋
　　納氏試劑光度法測定氨氮,當水樣氨氮濃度大于2.0ｍｇ/Ｌ時,則需將水樣稀釋后測定,稱為“事前稀釋”。這種稀釋方法相對準確,但測定前不好預料,不利于大批量樣品的及時分析。另一種稀釋方法是直接將顯色后的樣品進行稀釋比色,稱為“事后稀釋”。有研究表明,對于難以預料的超出濃度測定線性范圍含量的含氨氮廢水樣品,用兩種稀釋方法得到的對比實驗結(jié)果,相對誤差滿足環(huán)境監(jiān)測分析要求。對比結(jié)果還表明,若用無氨水作稀釋溶劑,事后稀釋以負誤差居多,但配制一定量的空白溶液作稀釋溶劑可抵消一部分負誤差。
　　三、小結(jié)
　　由上述討論可知,納氏試劑光度法測定氨氮應注意和解決6種常見問題:(1)應注意主要試劑性狀,選購合格試劑。(2)試劑的正確配制決定著方法靈敏度,特別要注意理解納氏試劑配制原理,正確掌握納氏試劑配制要領(lǐng)。(3)降低空白實驗值可提高實驗精密度,對實驗用水、試劑空白和過濾濾紙要注意檢查。(4)反應條件,如溫度、時間、體系ｐＨ決定反應速度、反應平衡和反應生成物的穩(wěn)定性,應控制反應在最佳條件下進行。(5)水體中溶解態(tài)無機或有機物以及不溶態(tài)懸浮物對納氏試劑光度法測定氨氮均有干擾,應根據(jù)不同情形選擇不同方法加以消除,特別應注意酒石酸鉀鈉掩蔽失效現(xiàn)象。(6)對于超過檢測上限含量水樣的稀釋測定問題,因事前、事后稀釋兩種方法相對誤差均滿足分析要求,對于大批量測定情況,可采取事后稀釋測定。