水中總硬度對氨氮測定的影響

李增華 劉源美 王靜元

（洛陽市環(huán)境監(jiān)測站，河南 洛陽 471000）

氨氮含量是進(jìn)行水污染分析的重要參考指標(biāo)，含量越多說明水污染的程度越嚴(yán)重。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和世界各國對氨氮測定工作的重視，出現(xiàn)了很多測定方法，且都取得了較為良好的測定效果。分光光度法是氨氮測定中最常用的方法之一，其中納氏試劑分光光度法應(yīng)用最為廣泛。

1 水中氨氮的概述

水體中的氨氮主要以游離氨（NH3）或銨離子（NH4+）形式存在，兩者的組成比取決于水的pH值與水溫。當(dāng)pH值偏高時，游離氨的比例較高［1］。相反的，當(dāng)pH值偏小時，銨鹽的比例較高。氨氮的主要來源是生活排污，因此，通過氨氮測定能夠判斷出水體的污染程度以及后期的可利用性。如果氨氮含量過高，會影響魚類等水中生物的健康生長；人類如果長期飲用，也會帶來各種危害。在實際的水體氨氮測定過程中，會受到各種客觀和主觀因素的影響，其中主要的影響因素包括：水硬度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系的pH值、測定試劑等［2］。其中水硬度是影響測定結(jié)果最為關(guān)鍵的因素，本文將通過試驗分析出具體的影響規(guī)律。

2 水中總硬度的概述

水的硬度一般是指水中鈣離子和鎂離子的含量，即水中碳酸鹽的含量。而水中總硬度是指水中的鈣離子和鎂離子以及其他金屬離子的總濃度，其中主要包括碳酸鹽的硬度和非碳酸鹽的硬度。當(dāng)水中總硬度過高時，會對人類生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水造成較大的危害，長期飲用之后會引發(fā)膽結(jié)石、腎結(jié)石等嚴(yán)重疾病，因此我國的飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水體總硬度不得超過450mg/L。現(xiàn)在較為常用的水中總硬度測定方法是EDTA（乙二胺四乙酸二鈉）滴定法，可以根據(jù)測定過程中EDTA的消耗量計算出水中總硬度，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活用水的硬度測定。

3 納氏試劑分光光度法測定水中氨氮含量

納氏試劑分光光度法的測定原理：碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)配合物，此種物質(zhì)在波長420nm處具有強烈吸收作用，從而實現(xiàn)對水中氨氮含量的測定。需要注意的是，水中一般含有各種金屬離子、硫化物和有機物等，這些物質(zhì)會對實驗過程造成干擾，進(jìn)而影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性［2］。因此，在測定之前，如果檢測發(fā)現(xiàn)水中確實含有這些物質(zhì)，需要對其進(jìn)行處理，降低或者消除對測定結(jié)果的影響作用。這種方法的最低檢測濃度為0.025mg/L，測定上限為2mg/L。在實際的測定過程中，發(fā)現(xiàn)納氏比色法具備操作簡單、測定效率高、成本低、效果好等多方面的優(yōu)點，但是其對于顯色劑的要求比較高。同時納氏試劑含有一定的劇毒物質(zhì)，會對環(huán)境造成一定的污染，因此在測試過程中一定要進(jìn)行水樣測試，而不能直接把試劑放在水里，并控制好使用量以及測定完成之后水樣的處理工作。

4 水中總硬度對氨氮測定的影響

4.1 試驗原理

納氏試劑與以游離態(tài)的氨和銨根離子等形式存在的氨氮反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)配合物碘化氨基氧合二汞，在波長420nm處有最大吸收值。同時氨氮溶液中存在的Ca2+與納氏試劑中的0H-發(fā)生反應(yīng)，影響比色，使其顏色深淺與氨氮含量偏離線性相關(guān)，不符合朗伯-比爾定律。本實驗利用納氏試劑光分光光度法對溶液進(jìn)行吸光度測定，從而實現(xiàn)水的總硬度對氨氮測定影響的探究。

4.2 實驗步驟及結(jié)果分析

4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制是納氏試劑分光光度法中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。首先，根據(jù)具體的測試需求取標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑若干，然后測出其吸光度，并注意扣除標(biāo)準(zhǔn)空白的吸光度，做好數(shù)據(jù)記錄，然后利用得到的數(shù)據(jù)制定標(biāo)準(zhǔn)曲線。

4.2.2 試樣測定

首先，取兩支容量為50mL的比色管，直接加無氨水至刻度線；然后，取12支比色管，均加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00mL，并根據(jù)測試需求加入適量的碳酸鈣的1+1鹽酸溶液，完成第一次操作之后，把氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液改為2.50mL，并重復(fù)后面的操作。其次，用無氨水將上述試樣定容至50mL，并向所有比色管中加入納氏試劑1.00mL，迅速搖晃均勻，放置10min后，在波長為420nm的情況下，測定吸光度。再次，取兩組實驗結(jié)果的吸光度平均值，并扣除空白吸光度，記錄結(jié)果。

4.2.3 試驗數(shù)據(jù)分析

通過對所取體積為5.00mL、2.50mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液加入不同體積碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液時測定的吸光度進(jìn)行分析，能夠找出吸光度和總硬度之間的關(guān)系。氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液體積分別為5.00mL和2.50mL時，測定的吸光度隨著碳酸鈣溶液濃度的增加而不斷增大，這就說明水體總硬度越小，進(jìn)行氨氮測定時對光束的散射作用越小；反之，水體總硬度越大，對其影響就越大。

4.3 水中總硬度對氨氮測定的影響規(guī)律

當(dāng)水體中的氨氮濃度一定時，且水中總硬度小于硬度限值，測定的吸光度隨硬度增大而緩慢增大；當(dāng)水體總硬度超過某一限度值時，測定的吸光度將顯著增大；當(dāng)水體硬度超過其所對應(yīng)的氫氧化鈣溶解度時，測定吸光度將不穩(wěn)定。氨氮濃度會對水體的硬度限值產(chǎn)生較大影響：當(dāng)水體中的氨氮濃度不一定時，對其測定吸光度產(chǎn)生嚴(yán)重偏離的硬度限度值也不一定，氨氮濃度小時，其所對應(yīng)的硬度限度值較小；氨氮濃度大時，其所對應(yīng)的硬度限度值較大；當(dāng)硬度超過其所對應(yīng)的氫氧化鈣的溶解度時，對濃度小的氨氮測定吸光度所產(chǎn)生的影響大于對濃度大的氨氮測定吸光度所產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)論

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在實際的水質(zhì)監(jiān)測過程中，水體總硬度和氨氮含量都是表示水質(zhì)的重要指標(biāo)。但是氨氮測定卻受到水體總硬度的影響。因此測定過程中，需要考慮到上文總結(jié)出來的影響規(guī)律，并制定科學(xué)合理的氨氮測定方法，以提高測定結(jié)果的精確度。

［1］李萍.廢水中氨氮測定的工作經(jīng)驗總結(jié)［J］.民營科技，2012（10）：176.

［2］張昌玲，訾香梅.EDTA滴定法測定總硬度的檢出限驗證分析［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014（1）：6.