水质检测中氨氮测量光度法操作规程

水质检测中氨氮测量光度法操作规程在水质监测与评价工作中，氨氮的测定占据着举足轻重的地位。作为水体中氮循环的关键形态之一，氨氮含量不仅直接反映了水体的污染程度和自净能力，其过高浓度更会对水生动植物产生毒性影响，并可能引发富营养化等环境问题。光度法因其操作简便、灵敏度高、准确性好等特点，成为目前实验室测定水中氨氮最常用的方法之一。本规程旨在详细阐述氨氮测定的光度法原理、操作步骤及注意事项，为水质检测人员提供一套科学、严谨且实用的操作指南，确保检测结果的可靠性与可比性。一、方法原理概述光度法测定氨氮主要基于显色反应，即水样中的氨氮与特定显色剂在一定条件下发生化学反应，生成具有稳定颜色的化合物。该化合物的吸光度与氨氮的浓度在一定范围内符合朗伯-比尔定律，通过测定其在特定波长下的吸光度，与已知浓度的标准系列比较，即可计算出样品中氨氮的含量。目前，应用最为广泛的光度法主要有纳氏试剂分光光度法和水杨酸-次氯酸盐分光光度法（又称靛酚蓝法）。纳氏试剂法的原理是：在碱性条件下，水样中的氨离子（NH₄⁺）或游离氨（NH₃）与纳氏试剂（碘化汞和碘化钾的碱性溶液）反应，生成淡红棕色的胶态化合物。该化合物在波长410~425nm范围内有强烈吸收，其吸光度与氨氮浓度成正比。水杨酸法则是：在碱性介质中，有亚硝基铁氰化钠存在时，氨氮与水杨酸和次氯酸盐发生反应，生成蓝色的吲哚酚蓝染料。该染料在波长697nm处有最大吸收，其吸光度与氨氮浓度成正比。相较于纳氏试剂法，水杨酸法具有更低的检出限和更好的抗干扰能力，尤其适用于低浓度氨氮样品的测定。二、主要试剂与仪器（一）试剂要求实验所用试剂均应为分析纯或以上级别。配制试剂及稀释用水均为无氨水或同等纯度的去离子水。无氨水的制备可采用蒸馏法或离子交换法，确保水中氨氮含量低于方法检出限。1.纳氏试剂分光光度法专用试剂：*纳氏试剂：有两种配制方法，均需注意汞盐的毒性及操作安全。一种是碘化汞-碘化钾-氢氧化钠（HgI₂-KI-NaOH）溶液；另一种是碘化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgI₂-KI-KOH）溶液。市售成品纳氏试剂也可使用，但需验证其性能。*酒石酸钾钠溶液（500g/L）：用于掩蔽水样中的钙、镁等金属离子干扰。*氨氮标准储备液（ρN=1000μg/mL）：通常由优级纯氯化铵干燥后配制而成。*氨氮标准使用液（ρN=10μg/mL或ρN=1μg/mL，根据测定范围选择）：由标准储备液逐级稀释得到。*氢氧化钠溶液（2mol/L）和盐酸溶液（2mol/L）：用于调节水样pH值。2.水杨酸-次氯酸盐分光光度法专用试剂：*水杨酸溶液（100g/L）：需用氢氧化钠溶液助溶。*次氯酸钠溶液（有效氯≥5.2%）：或安替福民溶液，需标定其有效氯浓度及游离碱浓度。*亚硝基铁氰化钠溶液（10g/L）：作为反应催化剂，需低温避光保存。*氢氧化钠溶液（2mol/L）：用于提供碱性反应环境。*氨氮标准储备液及标准使用液：同纳氏试剂法。（二）主要仪器1.分光光度计：应具备在420nm（纳氏法）和697nm（水杨酸法）处测定吸光度的能力，配有10mm、20mm或30mm石英比色皿或玻璃比色皿。2.比色管：50mL，成套，具塞。3.移液管：各种规格，如1mL、2mL、5mL、10mL、20mL等，确保精度符合要求。4.容量瓶：50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL，用于配制标准溶液及稀释样品。5.烧杯、玻璃棒、洗耳球等常规实验室玻璃器皿。6.pH计：用于精确调节水样pH值（必要时）。7.恒温水浴锅：用于控制显色反应温度（部分方法有此要求时）。三、操作步骤（一）方法选择与样品预处理根据水样的污染程度、预期氨氮浓度范围及干扰情况选择合适的光度法。对于浑浊、有色或含有干扰物质（如余氯、硫化物、有机物等）的水样，需进行预处理。*絮凝沉淀法：对于较清洁的水样或轻度浑浊水样，可加入适量硫酸锌溶液和氢氧化钠溶液，使生成氢氧化锌絮体吸附悬浮颗粒物，静置沉淀后取上清液测定。*蒸馏法：对于污染严重、干扰较多的水样，应采用蒸馏法预处理。在水样中加入氧化镁使呈微碱性，加热蒸馏，氨被蒸出并被硼酸溶液吸收，馏出液用于测定。（二）标准系列的制备1.纳氏试剂法标准系列：取6支或以上50mL比色管，分别加入0.00、0.10、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00mL氨氮标准使用液（以ρN=10μg/mL为例），用无氨水稀释至刻度。此标准系列对应的氨氮浓度为0.00、0.20、1.00、2.00、6.00、10.00、14.00、20.00μg/mL。2.水杨酸法标准系列：取6支或以上50mL比色管，分别加入0.00、0.05、0.10、0.30、0.50、0.70、1.00mL氨氮标准使用液（以ρN=1μg/mL为例），用无氨水稀释至约40mL。此标准系列对应的氨氮浓度为0.00、0.01、0.02、0.06、0.08、0.14、0.20μg/mL（最终定容至50mL）。（三）样品测定（以纳氏试剂法为例，水杨酸法步骤类似但试剂加入顺序和显色条件不同）1.水样预处理（如需要）：按照选定的预处理方法对水样进行处理，取适量处理后的水样（使氨氮含量在标准曲线线性范围内）于50mL比色管中，用无氨水稀释至刻度。2.加入掩蔽剂：向水样管、标准系列管中分别加入1.0mL酒石酸钾钠溶液（若水样中钙镁离子浓度较低，可适当减少加入量或省略），摇匀。3.加入纳氏试剂：各管中加入1.0mL（或按试剂说明书要求的体积）纳氏试剂，立即混匀。4.显色反应：在室温下（一般为20-25℃）放置10-15分钟，使显色反应完全。注意温度对显色时间和吸光度的影响，必要时可水浴控温。5.测定吸光度：以无氨水为参比，在分光光度计上于420nm波长处，用适当光程的比色皿测定各管溶液的吸光度。（四）水杨酸-次氯酸盐法关键步骤差异1.水样稀释至约40mL后，加入1.0mL亚硝基铁氰化钠溶液，混匀。2.加入5.0mL水杨酸溶液，充分混匀。3.再加入1.0mL次氯酸钠溶液（或按比例加入经标定的次氯酸钠和氢氧化钠混合液），立即混匀，用无氨水稀释至刻度，摇匀。4.显色反应通常需要较长时间，如在25-30℃水浴中放置30分钟，或室温下放置60分钟。5.于697nm波长处，用10mm或30mm比色皿，以无氨水为参比测定吸光度。四、结果计算与表示（一）标准曲线绘制以标准系列中氨氮的质量浓度（μg/mL或mg/L）为横坐标，对应的吸光度（扣除空白后）为纵坐标，绘制标准曲线。标准曲线应具有良好的线性关系，相关系数r应≥0.999。（二）样品浓度计算水样中氨氮的质量浓度（以N计，mg/L）按下式计算：ρ(N)=(A-A₀-a)/(b×V×D)×1000式中：*A—水样测定的吸光度；*A₀—空白实验的吸光度；*a—标准曲线的截距；*b—标准曲线的斜率（吸光度·mL/μg或吸光度·L/mg）；*V—所取水样体积（mL）；*D—水样稀释倍数（若经稀释）。若水样未经稀释（D=1），且标准曲线直接以浓度（mg/L）为横坐标，则计算公式可简化为：ρ(N)=(A-A₀-a)/(b×(V/50))此处V为所取水样体积（mL），50为比色管体积（mL）。具体计算时需根据标准曲线的横坐标单位灵活调整。（三）结果表示当氨氮浓度高于0.1mg/L时，结果保留三位有效数字；低于0.1mg/L时，结果保留两位有效数字或用科学计数法表示。五、注意事项与质量控制1.无氨水的制备与保存：无氨水是实验成功的关键之一，应现用现制或妥善保存，避免二次污染。2.纳氏试剂的毒性与安全：纳氏试剂中含有剧毒的汞盐，操作时应佩戴手套和护目镜，避免接触皮肤和吸入气溶胶。废液需按有毒化学品单独收集处理，不得随意排放。3.干扰因素的消除：水样中的余氯会与氨反应，可加入适量硫代硫酸钠溶液去除，并充分混匀后放置一段时间。有机物、硫化物、铜、锌等金属离子也可能产生干扰，需通过预处理或掩蔽等方法消除。4.显色条件的控制：显色温度、时间、pH值等对显色反应影响较大，应严格按照方法规定操作，确保与标准系列条件一致。5.标准曲线的定期绘制：标准曲线应在每批样品测定时或试剂更换后重新绘制，确保其有效性。标准曲线的相关系数、截距和斜率应在可接受范围内。6.空白实验：每批样品测定时均应做空白实验（以无氨水代替水样，按相同步骤操作），以扣除试剂和实验环境带来的系统误差。空白值应稳定且低于方法检出限。7.平行样与加标回收率：对每批样品应进行一定比例的平行样测定（一般不少于10%），以评估精密度；对有证标准样品或实际样品进行加标回收率实验（一般每批不少于10%），以评估准确度。平行样相对偏差应符合方法要求，加标回收率一般应在80%-120%之间。8.仪器维护：分光光度计应定期校准，比色皿应保持清洁，避免划痕，测定前应用待测溶液润洗