氨氮

氨氮是指水中以游離氨（NH₃）和銨離子（NH₄⁺）形式存在的氮。 動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時，人畜糞便中含氮有機物很不穩定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氮。

基本介紹

• 中文名：氨氮
• 外文名：ammonia nitrogen
• 釋義：以游離氨和銨離子形式存在的氮
• 測定方法：納氏比色法等四種

概述

自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮（NO₃）為主，以游離氨（NH₃）和銨離子（NH₄⁺）形式存在的氮受污染水體的氨氮 叫水合氨，也稱非離子氨。非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而銨離子相對基本無毒。國家標準Ⅲ類地面水，非離子氨氮的濃度≤1毫克/升。氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。

測定方法

方法的選擇

氨氮檢測方法，通常有納氏比色法、苯酚-次氯酸鹽（或水楊酸-次氯酸鹽）比色法和電極法等。納氏試劑比色法具操作簡便、靈敏等特點，水中鈣、鎂和鐵等金屬離子、硫化物、醛和酮類、顏色，以及渾濁等干擾測定，需做相應的預處理，苯酚-次氯酸鹽比色法具靈敏、穩定等優點，干擾情況和消除方法同納氏試劑比色法。電極法通常不需要對水樣進行預處理和具測量範圍寬等優點。氨氮含量較高時，尚可採用蒸餾﹣酸滴定法。

水樣預處理

水樣帶色或渾濁以及含其它一些干擾物質，影響氨氮的測定。為此，在分析時需做適當的預處理。對較清潔的水，可採用絮凝沉澱法，對污染嚴重的水或工業廢水，則以蒸餾法使之消除干擾。

1、絮凝沉澱法

概述

加適量的硫酸鋅於水樣中，並加氫氧化鈉使呈鹼性，生成氫氧化鋅沉澱，再經過濾去除顏色和渾濁等。

儀器

100ml具塞量筒或比色管。

試 劑

（1）10%（m/V）硫酸鋅溶液：稱取10g硫酸鋅溶於水，稀釋至100ml。

（2）25%氫氧化鈉溶液：稱取25g氫氧化鈉溶於水，稀釋至100ml,貯於聚乙烯瓶中。

（3）硫酸ρ=1.84。

步驟

取100ml水樣於具塞量筒或比色管中，加入1ml 10%硫酸鋅溶液和0.1—0.2ml 25%氫氧化鈉溶液，調節pH至10.5左右，混勻。放置使沉澱，用經無氨水充分洗滌過的中速濾紙過濾，棄去初濾液20ml。

2、蒸餾法

概述

調節水樣的pH使在6.0—7.4的範圍，加入適量氧化鎂使呈微鹼性（也可加入pH9.5的Na4B4O7-NaOH緩衝溶液使呈弱鹼性進行蒸餾；pH過高能促使有機氮的水解，導致結果偏高），蒸餾釋出的氨，被吸收於硫酸或硼酸溶液中。採用納氏比色法或酸滴定發時，以硼酸溶液為吸收液；採用水楊酸-次氯酸比色法時，則以硫酸溶液為吸收液。

儀器

帶氮球的定氮蒸餾裝置：500ml凱氏燒瓶、氮球、直形冷凝管和導管。

試劑

水樣稀釋及試劑配製均用無氨水。

（1）無氨水製備：

①蒸餾法：每升蒸餾水中加0.1ml硫酸，在全玻璃蒸餾器中重蒸餾，棄去50ml初濾液，接取其餘餾出液於具塞磨口的玻瓶中，密塞保存。

②離子交換法：使蒸餾水通過強酸性陽離子交換樹脂柱。

（2）1mol/L鹽酸溶液。

（3）1mol/L氫氧化鈉溶液。

（4）輕質氧化鎂（MgO）：將氧化鎂在500℃下加熱，以除去碳酸鹽。

（5）0.05%溴百里酚藍指示液（pH6.0—7.6）。

（6）防沫劑，如石蠟碎片。

（7）吸收液：①硼酸溶液：稱取20g硼酸溶於水稀釋至1L。②硫酸（H2SO4）溶液：0.01mol/L。

步驟

（1）蒸餾裝置的預處理：加250ml水於凱氏燒瓶中，加0.25g輕質氧化鎂和數粒玻璃珠，加熱蒸餾，至餾出液不含氨為止，棄去瓶內殘渣。

（2）分取250ml水樣（如氨氮含量較高，可分取適量並加水至250ml，使氨氮含量不超過2.5mg），移入凱氏燒瓶中，加數滴溴百里酚藍指示液，用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調至pH7左右。加入0.25g輕質氧化鎂和數粒玻璃珠，立即連線氮球和冷凝管，導管下端插入吸收液液面下。加熱蒸餾至餾出液達200ml時，停止蒸餾。定容至250ml。

採用酸滴定法或納氏比色法時，以50ml硼酸溶液為吸收液，採用水楊酸-次氯酸鹽比色法時，改用50ml 0.0 1mol/L硫酸溶液為吸收液。

注意事項

（1）蒸餾時應避免發生暴沸，否則可造成餾出液溫度升高，氨吸收不完全。

（2）防止在蒸餾時產生泡沫，必要時加入少量石蠟碎片於凱氏燒瓶中。

（3）水樣如含余氯，則應加入適量0.35%硫代硫酸鈉溶液，每0.5ml可除去0.25mg余氯。

納氏試劑光度法

概 述

1.方法原理

碘化汞和碘化鉀的鹼性溶液與氨反應生成淡紅棕色膠態化合物，此顏色在較寬的波長範圍內具強烈吸收。通常測量用波長在410—425nm範圍。

2.干擾及消除

脂肪胺、芳香胺、醛類、丙酮、醇類和有機氯胺類等有機化合物，以及鐵、錳、鎂、硫等無機離子，因產生異色或渾濁而引起干擾，水中顏色和渾濁亦影響比色。為此，須經絮凝沉澱過濾或蒸餾預處理，易揮發的還原性干擾物質，還可在酸性條件下加熱除去。對金屬離子的干擾，可加入適量的掩蔽劑加以消除。

3.方法適用範圍

本法最低檢出濃度為0.025mol/L（光度法），測定上限為2mg/L。採用目視比色法，最低檢出濃度為0.02mg/L。水樣作適當的預處理後，本法可適用於地表水、地下水、工業廢水和生活污水。

儀 器

（1）分光光度法。

（2）pH計。

試 劑

配製試劑用水應為無氨水。

1.納氏試劑

可選擇下列一種方法製備。

（1）稱取20g碘化鉀溶於約25ml水中，邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞（HgCI2）結晶粉末（約10g），至出現朱紅色沉澱不易溶解時，改為滴加飽和二氯化汞溶液，並充分攪拌，當出現微量朱紅色沉澱不再溶解時，停止滴加二氯化汞溶液。

另稱取60g氫氧化鉀溶於水，並稀釋至250ml，冷卻至室溫後，將上述溶液在邊攪拌下，徐徐注入氫氧化鉀溶液中，用水稀釋至400ml，混勻。靜置過夜，將上清液移入聚乙烯瓶中，密塞保存。

（2）稱取16g氫氧化鈉，溶於50ml充分冷卻至室溫。

另稱取7g碘化鉀和10g碘化汞（HgI2）溶於水，然後將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至100ml，貯於聚乙烯瓶中，密塞保存。

2.酒石酸鉀鈉溶液

稱取50g酒石酸鉀鈉（KnaC4H4O6·4H2O）溶於100ml水中，加熱煮沸以除去氨，放冷，定容至100ml。

3.銨標準貯備溶液

稱取3.819g經100℃乾燥過的氯化銨（NH4Cl）溶於水中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

4.銨標準使用溶液

移取5.00ml銨標準貯備液於500ml容量瓶中，用水稀釋至標線。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。

步 驟

1.校準曲線的繪製

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、和10.0ml銨標準使用液於50ml比色管中，加水至標線。加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻。加1.5ml納氏試劑，混勻。放置10min後，在波長4250nm處，用光程20mm比色皿，以水作參比，測量吸光度。

由測得得吸光度，減去零濃度空白管的吸光度後，得到校正吸光度，繪製以氨氮含量（mg）對校正吸光度得校準曲線。

2.水樣的測定

（1）分取適量經絮凝沉澱預處理後的水樣（使氨氮含量不超過0.1mg），加入50ml比色管中，稀釋至標線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液。

（2）分取適量經蒸餾預處理後的餾出液，加入50ml比色管中，加一定量1mol/L氫氧化鈉溶液以中和硼酸，稀釋至標線。加1.5ml納氏試劑，混勻。放置10min後，同校準曲線步驟測量吸光度。

3.空白試驗：以無氨水代替水樣，作全程式空白測定。

計 算

由水樣測得的吸光度減去空白試驗的吸光度後，從校準曲線上查得氨氮含量（mg）。

氨氮（N，mg/L）=m/V×1000

式中，m—由校準曲線查得的氨氮量（mg）；

V—水樣體積（ml）。

精密度和準確度

三個實驗室分析含1.14~1.16mg/L氨氮的加標水樣，單個實驗室的相對標準偏差不超過9.5%；加標回收率範圍為95~104%。

四個實驗室分析含1.81~3.06mg/L氨氮的加標水樣，單個實驗室的相對標準偏差不超過4.4%；加標回收率範圍為94~96%。

注意事項

（1）納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例，對顯色反應的靈敏度有較大影響。靜置後生成的沉澱應除去。

（2）濾紙中常含有痕量銨鹽，使用時注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應避免實驗室空氣中氨的沾污。

水楊酸-次氯酸鹽光度法

概述

1.方法原理

在亞硝基鐵氰化鈉存在下，銨與水楊酸鹽和次氯酸離子反應生成蘭色化合物，在波長697nm具最大吸收。

2.干擾及消除

氯銨在此條件下，均被定量的測定。鈣、鎂等陽離子的干擾，可加酒石酸鉀鈉掩蔽。

3.方法的適用範圍

本法最低檢出濃度為0.01mg/L，測定上限為1mg/L。適用於飲用水、生活污水和大部分工業廢水中氨氮的測定。

儀器

（1）分光光度計。

（2）滴瓶（滴管流出液體，每毫升相當於20±1滴）

試劑

所有試劑配製均用無氨水。

1.銨標準貯備液

稱取3.819g經100℃乾燥過的氯化銨（NH4Cl）溶於水中，移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

2.銨標準中間液

吸取10.00ml銨標準貯備液移取100ml容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含0.10mg氨氮。

3.銨標準使用液

吸取10.00ml銨標準中間液移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00μg氨氮。臨用時配置。

4.顯色液

稱取50g水楊酸〔C6H4（OH）COOH〕，加入100ml水，再加入160ml 2mol/L氫氧化鈉溶液，攪拌使之完全溶解。另稱取50g酒石酸鉀鈉溶於水中，與上述溶液合併移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線。存放於棕色玻瓶中，本試劑至少穩定一個月。

註：若水楊酸未能全部溶解，可再加入數毫升氫氧化鈉溶液，直至完全溶解為止，最後溶液的pH值為6.0—6.5。

5.次氯酸鈉溶液

取市售或自行製備的次氯酸鈉溶液，經標定後，用氫氧化鈉溶液稀釋成含有效氯濃度為0.35%（m/V），游離鹼濃度為0.75mol/L（以NaOH計）的次氯酸鈉溶液。存放於棕色滴瓶內，本試劑可穩定一星期。

6.亞硝基鐵氰化鈉溶液

稱取0.1g亞硝基鐵氰化鈉{Na2〔Fe（CN）6NO〕·2H2O}置於10ml具塞比色管中，溶於水，稀釋至標線。此溶液臨用前配製。

7.清洗溶液

稱取100g氫氧化鉀溶於100ml水中，冷卻後與900ml 95%（V/V）乙醇混合，貯於聚乙烯瓶內。

步驟

1.校準曲線的繪製

吸取0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml銨標準使用液於10ml比色管中，用水稀釋至8ml，加入1.00ml顯色液和2滴亞硝基鐵氰化鈉溶液，混勻。再滴加2滴次氯酸鈉溶液，稀釋至標線，充分混勻。放置1h後，在波長697nm處，用光程為10mm的比色皿，以水為參比，測量吸光度。

由測得的吸光度，減去空白管的吸光度後，得到校正吸光度，繪製以氨氮含量（μg）對校正吸光度的校準曲線。

2.水樣的測定

分取適量經預處理的水樣（使氨氮含量不超過8μg）至10ml比色管中，加水稀釋至8ml，與校準曲線相同操作，進行顯色和測量吸光度。

3.空白試驗

以無氨水代替水樣，按樣品測定相同步驟進行顯色和測量。

計算

由水樣測得的吸光度減去空白試驗的吸光度後，從校準曲線上查得氨氮含量（μg）。

氨氮（N，mg/L）=m/V

式中，m—由校準曲線查得的氨氮量（μg）；

V—水樣體積（ml）。

注意事項

水樣採用蒸餾預處理時，應以硫酸溶液為吸收液，顯色前加氫氧化鈉溶液使其中和。

滴 定 法

概 述

滴定法僅適用於進行蒸餾預處理的水樣。調節水樣至pH6.0~7.4範圍，加入氧化鎂使呈微鹼性。加熱蒸餾，釋出的氨被吸收入硼酸溶液中，以甲基紅-亞甲藍為指示劑，用酸標準溶液滴定餾出液中的銨。

當水樣中含有在此條件下，可被蒸餾出並在滴定時能與酸反應的物質，如揮發性胺類等，則將使測定結果偏高。

試劑

（1）混合指示液：

稱取200mg甲基紅溶於100ml 95%乙醇；另稱取100mg亞甲藍溶於50ml 95%乙醇。以兩份甲基紅溶液與一份亞甲藍溶液混合後供用。混合液一個月配製一次。

註： 為使滴定終點明顯，必要時添加少量甲基紅溶液於混合指示液中，以調節二者的比例至合適為止。

（2）硫酸標準溶液（1/2H2SO4=0.020mol/L）：

分取5.6ml（1+9）硫酸溶液於1000ml容量瓶中，稀釋至標線，混勻。按下述操作進行標定。

稱取經180℃乾燥2h的基準試劑級無水碳酸鈉（Na2CO3）約0.5g（稱準至0.0001g），溶於新煮沸放冷的水中，移入500ml容量瓶中，稀釋至標線。移取25.00ml碳酸鈉溶液於150ml錐形瓶中，加25ml水，加1滴0.05%甲基橙指示液，用硫酸溶液滴定至淡橙紅色止。記錄用量，用下列公式計算，硫酸溶液的濃度。

硫酸溶液濃度（1/2H2SO4，mol/L）=（W×1000×25）/（V×52.995×500）

式中，W—碳酸鈉的重量（g）；

V—硫酸溶液體積（ml）。

（3）0.05%甲基橙指示液。

步驟

1.水樣的測定

於全部經蒸餾預處理、以硼酸溶液為吸收液的餾出液中，加2滴混合指示液，用0.020mol/L硫酸溶液滴定至綠色轉變成淡紫色止，記錄用量。

2.空白試驗

以無氨水代替水樣，同水樣全程式步驟進行測定。

計 算

氨氮（N，mg/L）=（A-B）×M×14×1000/V

式中，A—滴定水樣時消耗硫酸溶液體積（ml）；

B—空白試驗硫酸溶液體積（ml）；

M—硫酸溶液濃度（mol/L）；

V—水樣體積（ml）；

14—氨氮（N）摩爾質量。

電 極 法

概 述

1.方法原理

氨氣敏電極為一複合電極，以pH玻璃電極為指示電極，銀-氯化銀電極為參比電極。此電極對置於盛有0.1mol/L氯化銨內充液的塑膠管中，管端部緊貼指示電極敏感膜處裝有疏水半滲透薄膜，使內電解液與外部試液隔開，半透膜與pH玻璃電極有一層很薄的液膜。當水樣中加入強鹼溶液將pH提高到11以上，使銨鹽轉化為氨，生成的氨由於擴散作用而通過半透膜（水和其他離子則不能通過），使氯化銨電解質液膜層內NH4+ÖNH3+H+的反應向左移動，引起氫離子濃度改變，由pH玻璃電極測得其變化。在恆定的離子強度下，測得的電動勢與水樣中氨氮濃度的對數呈一定的線性關係。由此，可從測得的電位確定樣品中氨氮的含量。

2.干擾及消除

揮發性胺產生正干擾；汞和銀因同氨絡合力強而有干擾；高濃度溶解離子影響測定。

3.方法適用範圍

本法可用於測定飲用水、地面水、生活污水及工業廢水中氨氮的含量。色度和濁度對測定沒有影響，水樣不必進行預蒸餾，標準溶液和水樣的溫度應相同，含有溶解物質的總濃度也要大致相同。

方法的最低檢出濃度為0.03mg/L氨氮；測定上限為1400mg/L氨氮。

儀器

（1）離子活度計或帶擴展毫伏的pH計。

（2）氨氣敏電極。

（3）電磁攪拌器。

試劑

所有試劑均用無氨水配製。

（1）銨標準貯備液：

稱取3.819g經100℃乾燥過的氯化銨（NH4Cl）溶於水中，移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

（2）100、10、1.0、0.1mg/L的氨標準使用液：

用銨標準貯備液稀釋配製。

（3）電極內充液：0.1mol氯化銨溶液。

（4）氫氧化鈉（5mol/L）-Na2-EDTA（0.5mol/L）混合溶液，貯於聚乙烯瓶中。

步驟

1.儀器和電極的準備

按使用說明書進行，調試儀器。

2.校準曲線的繪製

吸取10.00ml濃度為0.1、1.0、10、100、1000mg/L的銨標準溶液於25ml小燒杯中，浸入電極後加入1.0ml氫氧化鈉-Na2-EDTA溶液，在攪拌下，讀取穩定的電位值（在1min內變化不超過1mV時，即可讀數）。在半對數坐標線繪製E-logc的校準曲線。

3.水樣的測定

吸取10.00ml水樣，以下步驟與校準曲線繪製相同。由測得的電位值，在校準曲線上直接查得水樣的氨氮含量（mg/L）。

精密度與準確度

七個實驗室分析含14.5mg/L氨氮的統一分發的加標地面水。實驗室內相對標準偏差為2.0%；實驗室間相對標準偏差為5.2%；相對誤差為-1.4%。

注意事項

（1）繪製校準曲線時，可以根據水樣中氨氮含量，自行取捨三或四個標準點。

（2）試驗過程中，應避免由於攪拌器發熱而引起被測溶液溫度上升，影響電位值的測定。

（3）當水樣酸性較大時，應先用鹼液調至中性後，再加離子強度調節液進行測定。

（4）水樣不要加氯化汞保存。

（5）攪拌速度應適當，不使形成渦流，避免在電極處產生氣泡。

（6）水樣中鹽類含量過高時，將影響測定結果。必要時，應在標準溶液中加入相同量的鹽類，以消除誤差。

影響

對人體健康的影響

水中的氨氮可以在一定條件下轉化成亞硝酸鹽，如果長期飲用，水中的亞硝酸鹽將和蛋白質結合形成亞硝胺，這是一種強致癌物質，對人體健康極為不利。

對生態環境的影響

氨氮對水生物起危害作用的主要是游離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，並隨鹼性的增強而增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密切關係，一般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強，對魚的危害類似於亞硝酸鹽。

氨氮對水生物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害為：攝食降低，生長減慢，組織損傷，降低氧在組織間的輸送。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量高時會導致魚類死亡。急性氨氮中毒危害為：水生物表現亢奮、在水中喪失平衡、抽搐，嚴重者甚至死亡。