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水中氨氮测定方法的讨论(纳氏试剂比色法、靛酚蓝法和次卤酸盐氧化法)

水体中氨氮测定方法的讨论

纳氏试剂比色法靛酚蓝法次卤酸盐氧化法

北京大学化学系 张升晖 冯建章

水体中的有机物在微生物的作用下,逐渐由复杂的有机含氮化合物变为简单的无机物, 在缺氧的环境中最终产物即是氨。此外, 死亡的鱼、虾以及残余饲料等在细菌的作用下也逐渐迅速分解成氨。因此氨氮含量的多少则是判断水体污染程度的重要标志之一。但水体中氨氮常以分子氨(NH3)和离子铵(NH4+)两种型体同时存在, 何者占主要形式, 决定于水体的温度与pH值。对鱼类有害的是分子氨(NH3),因此渔业水质标准规定, 水体中分子氨(NH3)不应大于0.02mg/L。为此寻找一简便、灵敏、准确可靠测定氨氮的分析方法十分必要。目前已报导的方法很多,而用于渔业水质监测的方法大体可分为三类:一是经典的纳氏试剂比色法;二是靛酚蓝法;三是次卤酸盐氧化法。但上述诸种分析方法中何种方法更适用于渔业水质监测, 尚未见评述。本文从实际应用考虑, 通过实验获得的各种参数进行分析对比, 从而筛选出比较满意的分析方法, 推荐用于渔业用水氨氮的测定, 供水产养殖者参考。

 

一、各种测定方法的反应机理

1.纳氏试剂比色法

该法基于分子氨或离子按与纳氏试剂反应, 生成橙色或黄棕色的络合物, 此络合物的色度与氨氮含量成线性关系。

 

2.靛酚蓝法

在碱性介质中, 氨首先被次氯酸盐氧化为氯胺, 然后再与苯酚、水扬酸或与其它酚类化合物在催化剂作用下进行反应形成靛酚蓝, 其色度与氨含量成正比。这类反应的机理较复杂, 是分步进行的, 主要有以下几步。

a.氨与次氯酸盐反应

b.氯胺与水扬酸苯酚等反应

c.氮基水扬酸进一步被氧化

d.最后与水扬酸缩合形成靛酚蓝。

 

3.次卤酸盐氧化法

在碱性介质中, 次卤酸盐首先将氨氮氧化为亚硝酸盐, 然后再通过重氮一偶联反应,形成偶氮染料, 染料的色度与氨氮含量有关。

 

二、各种方法实验条件的比较

1.温度对显色反应的影响

按照各自操作方法进行, 变化温度, 考查对显色反应的影响, 结果见表1。

 

表1  各方法最佳显色温度

测定方法

最佳显色温度℃

纳氏试剂比色法

15-30.5

水扬酸分光光度法(硝普钠作催化剂)

18-33

酚盐法1(硝普钠作催化剂)

18-30

酚盐法2(Mn2+作催化剂)

17-32.5

次溴酸钠氧化一偶氮化比色法

15-30.5

次氯酸钠氧化一偶氮化比色法

35-42

2.酸度的影响

按照各自操作方法, 改变酸度找出各自反应的最佳pH范围, 见表2。

表2 最佳酸度范围

测定方法

最佳pH范围

纳氏试剂比色法

11.84-12.30

水扬酸分光光度法(硝普钠作催化剂)

11.42-12.35

酚盐法1(硝普钠作催化剂)

10.48-11.52

酚盐法2(Mn2+作催化剂)

11.25-11.75

次溴酸钠氧化一偶氮化比色法

11.5-12.0

次氯酸钠氧化一偶氮化比色法

11.8-12.2

3.显色时间及其稳定性(见表3)
表3 时间的影响

测定方法

最佳氧化时间(min)

最佳显色时间(min)

显色体系稳定时间(h)

纳氏试剂比色法

-

10

0.5

水扬酸分光光度法(硝普钠作催化剂)

-

60

15

酚盐法1(硝普钠作催化剂)

-

90

18

酚盐法2(Mn2+作催化剂)

-

10

20

次溴酸钠氧化一偶氮化比色法

30

15

1.5

次氯酸钠氧化一偶氮化比色法

40

10

2

 

 

4.方法精密度的考察(见表4)

表4 各种测定方法的精密度

测定方法

测定值(ug/10ml

平均值(ug/10ml

相对标准偏差(%

纳氏试剂比色法

24.13

24.75

24.6

24.35

25.78

25.60

24.87

2.71

水扬酸分光光度法(硝普钠作催化剂)

0.3940

0.4032

0.3924

0.4060

0.4049

0.3960

0.3924

1.49

酚盐法1(硝普钠作催化剂)

0.9690

0.9740

0.9890

0.9650

0.9580

1.003

0.9763

1.79

酚盐法2(Mn2+作催化剂)

1.916

1.972

1.948

1.982

1.914

1.906

1.943

1.55

次溴酸钠氧化一偶氮化比色法

0.3896

0.4016

0.3816

0.3852

0.3940

0.4032

0.3925

2.22

次氯酸钠氧化一偶氮化比色法

0.3892

0.3868

0.4040

0.4032

0.3808

0.4012

0.3942

2.50

 

 

5.方法的灵敏度和测定的线性范围

按各自操作方法进行, 绘制工作曲线, 确定线性范围, 由工作曲线的斜率求得表观摩尔吸光系数, 结果见表5。

表5 方法的灵敏度和测定的线性范围

三、氨基酸对测定结果的影响

蒋岳文曾提到应用次卤酸盐氧化法海水中大部分氨基酸被氧化,Zadorojny也曾提到苯丙氨酸对靛酚蓝法也有影响, 为此本文选了四种有代表性的氨基酸做了干扰试验, 以测量值的相对误差不大于5%时氨基酸的最大允许量(mg/l)列于表6。

结果表明:氨基酸对次卤酸盐氧化法干扰最严重, 因此本法不适用于渔业用水氨氮的测定。

 

四、不同方法对同一样品中氨氮的测定

按上述几种方法对各种水样中氨氮含量进行测定, 结果列于表7。

五、结语

通过对上述诸种测定方法的研究比较,作者认为, 纳氏试剂比法简便、快速、操作易于掌握, 准确度与灵敏度基本上能满足分析要求, 适于现场监测渔业用水氨氮测定。

 

水扬酸一次氯酸盐分光光度法, 灵敏、准确、氨基酸干扰小, 操作较简便易于掌握, 适于实验室测定水体氨氮的含量。

苯酚一次氯酸盐光度法反应机理和条件与水扬酸法类同, 由于试剂有毒配制麻烦又不易保存, 而氨基酸干扰也较大, 显色时间过长(90min), 显然水扬酸法优于本法。

次卤酸盐氧化法, 灵敏度较高, 但实验条件较难掌握, 重现性差, 氨基酸对本法干扰大。还应指出的是本法测定结果是氨氮与硝酸盐氮之和, 若待测样品含亚硝酸盐时, 在上述氧化过程中, 我们发现部分亚硝酸盐也被氧化, 致使测定结果产生较大误差。

    综上所述, 我们建议现场监测水体氮氮时采用纳氏试剂比色法较好在实验室中进行测定氮氮时采用水扬酸分光光度法为宜。