【应用研究】水中氨氮三种分析方法的比较（纳
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
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测定方法 |
最佳显色温度℃ |
|
纳氏试剂比色法 |
15－30.5 |
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水扬酸分光光度法（硝普钠作催化剂） |
18－33 |
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酚盐法1（硝普钠作催化剂） |
18－30 |
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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
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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 |
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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
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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
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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 |
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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 |
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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。
