一、目的和要求
(1) 了解水中3种形态氮测定的意义。
(2) 掌握水中3种形态氮的测定方法与原理。
二、原理
氮是蛋白质、核酸、某些维生素等有机物中的重要组分。纯净天然水体中的含氮物质是很少的，水体中含氮物质的主要来源是生活污水和某些工业废水。当含氮有机物进入水体后，由于微生物和氧的作用，可以逐步分解或氧化为无机氨(NH3）、铵(NH4+）、亚硝酸盐(NO2-）和最终产物（NO3-）：
微生物
含氮有机物——→蛋白质、氨基酸、氨等
亚硝酸菌 硝酸菌
NH3 (NH4+ )——→NO2-——→NO3-
氨和铵中的氮称为氨氮，亚硝酸盐中的氮称为亚硝酸盐氮，硝酸盐中的氮称为硝酸盐氮。这3种形态氮的含量都可以作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机氮的各个不同阶段。随着含氮物质的逐步氧化分解，水体中的微生物和其他有机污染物也被分解破坏，因而达到净化水体的目的。
水中有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等几项指标的相对含量在一定程度上反映了含氮有机物水体时间的长短，从而对探讨水体污染历史、它们分解趋势和水体自净状况有一定参考价值。
三氮的测定方法如下：
1.氛氮的测定——奈氏比色法
氨氮与奈氏试剂反应生成棕色沉淀，当含量很低时，沉淀呈浅黄色或棕色，因而可以比色测定。
2K2 [HgI4]＋3KOH＋NH3——［Hg2O·NH2]I＋2H2O＋7KI
2．亚峭酸盐氮的测定——盐酸a-萘胺比色法
在pH为2.0-2.5时，水中亚硝酸盐与对氨基苯磺酸生成重氮盐。当与盐酸a-萘胺发生偶联后生成红色染料时，其色度与亚硝酸盐含量成正比。
3. 稍酸盐氮的测定——紫外分光光度法
硝酸根离子在紫外区有强烈吸收，在220nm波长处的吸光度可定量测定硝酸盐氮，而其他氮化物在此波长不干扰测定。本法适用于测定自来水、井水、地下水和洁净地面水中的硝酸盐氮，浓度范围为0. 04-0. 08mg/L。
三、仪器与试剂
(1) 紫外一可见分光光度计。
(2) 500-1000mL全玻璃磨口蒸馏装置。
(3) 2%硼酸溶液。
(4) 磷酸盐缓冲液（pH为7.4)。用不含氮的水溶解14. 3g磷酸二氢钾，稀释至1000mL。配制后用pH计测定其pH，并用磷酸二氢钾或磷酸氢二钾调节pH至7.4。
(5）浓硫酸。
(6）奈氏试剂。称取碘化钾5g溶于5mL无氨水中，分次少量加入二氯化汞溶液（(2. 5g二氯化汞溶解于10mL热的无氨水中），不断搅拌至有少量沉淀。冷却后，加入30mL氢氧化钾溶液（含158氢氧化钾）；用无氨水稀释至100mL。再加入0. 5mL二氯化汞溶液，静置Id。将上层清液储于棕色瓶内，盖紧橡皮塞于低温处保存，有效期为1个月。
(7) 50％酒石酸钾钠溶液。
(8) 铵标准液。称取氯化铵3. 8190g溶于无氨水中，转入1000mL容量瓶内，用无氨水稀释至标线，摇匀。吸取该溶液10. 00mL于1000mL容量瓶内，用无氨水稀释至标线，其浓度为10μg/mL氨氮。
(9) 0. 0lmol/L高锰酸钾溶液。溶解1. 6g高锰酸钾于1. 2L水中，煮沸30-60min，使体积减少至约1000mL。放置过夜，用G3号熔结玻璃漏斗过滤，储于棕色瓶中。标定方法见（10）的内容。
(10）亚硝酸钠标准储备液。称取1. 232g亚硝酸钠溶于水中，稀释至1000mL后，加入1mL氯仿保存。由于亚硝酸盐氮在潮湿环境中易氧化，因此储备液在测定时需标定。标定方法如下：
在250mL具塞锥形瓶内依次加入50. 00mL 0. 0lmol/L高锰酸钾溶液、5mL浓硫酸及50. 00mL亚硝酸钠储备液（加此溶液时应将吸管插人高锰酸钾溶液液面以下），混匀，在水浴上加热至70-80℃后，加入0. 0250mol/L乙二酸钠标准溶液，使溶液紫红色褪去并过量。再以0. 0lmol/L高锰酸钾溶液滴定过量的乙二酸钠，至溶液呈微红色，记录高锰酸钾的量。最后以50mL不含亚硝酸盐的水代替亚硝酸钠储备液，并按上述步骤操作，用乙二酸钠标准溶液标定0. 0lmol/L高锰酸钾溶液，得
A＝[ 5×B×c-2×D×E ]/F×7000 (1)
式中：A一一亚硝酸钠储备液浓度（以N计），mg/L;
B一一所用高锰酸钾溶液总量，ML;
c——高锰酸钾浓度的物质的量浓度[参见式（2) ], mol/L;
D——所加乙二酸钠标准溶液总量，mL;
E一一乙二酸钠标准溶液的物质的量浓度，mol/L;
F一一滴定时亚硝酸钠储备液用量，mL。
式（1)中的c值，根据标定结果为
c=[（E×G)/H ]×5/2 (2)
式中G——滴定时乙二酸钠标准溶液的用量，mL;
H一一所加高锰酸钾溶液的总量，mL。
(11）亚硝酸钠标准溶液。临用时将标准储备液稀释为1. 0μg/mL的使用液。
(12) 0. 0250mol/L乙二酸钠标准溶液。称取3.350g经105℃干燥过的乙二酸钠溶于水中，转入1000mL容量瓶内，加水稀释至标线。
(13) 氢氧化铝悬浮液。溶解125g硫酸铝钾[KA1(SO4) 2·12 H2O, C. P.]于1L水中，加热到60℃。在不断搅拌下慢慢加入55mL氨水，放置约1h后，用水反复洗涤沉淀至洗出液中不含氨氮化物、硝酸盐和亚硝酸盐。待澄清后，倾出上层清液，只留悬浮液。最后加100mL水，使用前振荡均匀。
(14) 对氨基苯磺酸溶液。称取0.6g对氨基苯磺酸于80mL热水中，冷却后加20mL浓盐酸，摇匀。
(15) 乙酸钠溶液。称取16. 4g乙酸钠溶液溶解于水中，稀释至100ML。
(16) 酸a-萘胺溶液。称取0.6ga-萘胺溶于含有1mL浓盐酸的水中，并加水稀释至100mL。如果溶液混浊，则应过滤。溶液储于棕色瓶内并保存于冰箱中。
(17）硝酸钾标准溶液。称取0. 721g硝酸钾（经105-110℃烘4h）溶于水中，稀释至1L，其浓度为100mg/L。
(18) lmol/L盐酸。
四、实验步骤
1. 氨氮的测定
1) 制备无氨水
(1) 蒸馏法。每升水加入0. 1 mL浓硫酸进行蒸馏，馏出水接收于玻璃容器中。
(2）离子交换法。使蒸馏水通过弱酸性阳离子树脂柱。
2) 水样蒸馏
先在蒸馏瓶中加200mL无氨水、l0mL磷酸盐缓冲液和数粒玻璃珠，加热至馏出液中不含氨，冷却，然后将蒸馏液倾出（留下玻璃珠）。取水样200mL置于蒸馏瓶中，加入l0mL磷酸盐缓冲液，以一只盛有50mL吸收液的250mL锥形瓶收集馏出液，收集时应将冷凝管的导管末端浸入吸收液，其蒸馏速度为6一8mL/min，至少收集150mL馏出液。蒸馏结束前2-3min，应把锥形瓶放低，使吸收液液面脱离冷凝管，并再蒸馏片刻以洗净冷凝管和导管，用无氨水稀释至250mL备用。
3) 测定
(1）水样。如果为清洁水样，可直接取50mL置于50mL比色管中。一般水样则用上述方法蒸馏，收集馏出液并稀释至50mL。若氨氮含量很高，也取适量水样稀释至50mL。
(2）制备标准系列。取浓度为l 0mg/mL氨氮的按标准溶液0mL、0. 50mL、1. 00mL、2. 00mL、3. 00mL、5. 00mL，分别加入50mL比色管中，以无氨水稀释至标线。
(3) 测定。在水样及标准系列中分别加入1mL酒石酸钾钠，摇匀，再加1mL奈氏试剂，摇匀。放置10min后，在λ=425nm处，用l cm比色皿，测定吸光度。
2．亚稍酸盐氮的测定
1) 制备不含亚硝酸盐的水
在水中加入少许高锰酸钾晶体，再加氢氧化钙或氢氧化钡，使之呈碱性。重蒸馏后，弃去50mL初滤液，收集中间70％的无亚硝酸馏分。
2) 水样制备
水样如有颜色和悬浮物，可以每1000mL水样中加入2mL氢氧化铝悬浮液搅拌，静置过滤，弃去25mL初滤液，取50. 00mL滤液测定。如亚硝酸盐含量高，可适量少取水样，用无亚硝酸盐的水稀释至50mL。如水样清澈，则直接取50mL。
3) 制备标准系列
取50mL比色管7支，分别加入亚硝酸盐氮lμg/mL标准溶液0mL、0. 50mL、1. 00mL、 2. 00mL、3. 00mL、4. 00mL、5. 00mL，用无氨水稀释至标线。
4) 显色测定
向上述各比色管中分别加1. 0mL对氨基苯磺酸，混匀。2-8min后，各加1. 0mL乙酸钠溶液及1. 0mL盐酸a-萘胺溶液，摇匀。放置30min后，于λ=520nm处，用l cm比色皿测定吸光度。绘制标准曲线，查出水样中亚硝酸盐氮的含量。
3. 硝酸盐氮的测定
1) 水样
浑浊水样应过滤。如水样有颜色，应在每100mL水样中加入4mL氢氧化铝悬浮液，在锥形瓶中搅拌5min后过滤。取25mL经过滤或脱色的水样于50mL容量瓶中，加入1mL lmol盐酸溶液，用无氨水稀释至标线。
2) 制备标准系列
将浓度为100mg/L的硝酸钾标准溶液稀释10倍后，分别取1. 00mL、2. 00mL、4. 00mL、10. 00mL、15. 00mL、20. 00mL、40. 00mL于50mL容量瓶中，各加入1mL lmol盐酸溶液，用无氨水稀释至标线。
3) 比色测定
在λ=220nm处，用l cm比色皿分别测定标准系列样和水样的吸收度。由标准系列可得到标准曲线，水平的吸收度可从标准曲线上查得对应的浓度，此值乘以稀释倍数即得水样中硝酸盐氮值。
若水样中存在有机物对测定有干扰作用，可同时在λ=275nm处测定吸光度，并得到校正吸光度：
A校＝A220nm一A275nm
五、数据处理
氨氮（或亚硝酸盐氮、硝酸盐氮）)(以N计）(mg/L)= 测定氨氮量（或亚硝酸盐氮、硝酸盐氮）/水样体积
六、注意事项
(1) 在氨氮测定时，水样中若含钙、镁、铁等金属离子会干扰测定，可加入络合剂或预蒸馏消除干扰。奈氏试剂显色后的溶液颜色会随时间而变化，因此需在较短时间内完成比色操作。
(2) 亚硝酸盐是含氮化合物分解过程中的中间产物，很不稳定，采样后的水样应尽快分析。
(3）可溶性有机物、亚硝酸盐、十6价铬和表面活性剂均干扰硝酸盐氮的测定。可溶性有机物用校正法消除，亚硝酸盐干扰可用氨基磺酸法消除，+6价铬和表面活性剂可制作各自的校正曲线进行校正。
