⚗️ 水中的铵态氮——直接奈斯勒法（奈斯勒试剂，在 425 nm 处测量黄色）

理化 PN-C-04576-4

概述

奈斯勒法是比色测定铵态氮最古老而至今仍在使用的方法。奈斯勒试剂在强碱性介质中与铵离子生成黄色产物，其强度与氨的浓度成正比；测量在 425 nm 处进行。制造方的程序（Hach，方法 8038，对 Standard Methods 4500-NH₃ B 和 C 的改编）涵盖水、废水和海水 0 至 2.500 mg NH₃-N/l 的范围，其中废水和海水须先行蒸馏；估计检出限为 0.017 mg/l。

直接法的操作方式：向 25 ml 样品和同样多的去离子水（空白试验）中各加入三滴矿物稳定剂（络合硬度）和三滴作为分散剂的聚乙烯醇，随后各加 1.0 ml 奈斯勒试剂；反应一分钟后测量吸光度。测量必须在加入试剂后 15 分钟之内完成。

带蒸馏的变体由 EPA 350.2 方法描述（「Nitrogen, Ammonia — Colorimetric; Titrimetric; Potentiometric — Distillation Procedure」）：把样品用硼酸盐缓冲液缓冲到 pH 9.5，以限制氰酸盐和有机氮化合物的水解，并蒸馏入硼酸溶液；馏出液中的氨用奈斯勒法比色测定（范围 0.05–1.0 mg NH₃-N/l）、用 0.02 N 硫酸对混合指示剂滴定测定（1.0–25 mg/l），或用氨电极电位法测定（0.05–1400 mg/l）。

干扰：铁和硫化物在任何浓度水平上都会与奈斯勒试剂产生浑浊；硬度到 500 mg/l CaCO₃ 和 500 mg/l Mg（以 CaCO₃ 计）不干扰，超过则须多加矿物稳定剂；海水需要 1.0 ml 稳定剂，这因氯化物浓度高而使灵敏度下降约 30 %；甘氨酸、脂肪族和芳香族胺、有机氯胺、丙酮、醛和醇会造成绿色或其他变色或浑浊，须行蒸馏。余氯用亚砷酸钠或硫代硫酸盐除去。按 EPA，芳香族化合物、胺、挥发性碱性化合物和氰化物也有干扰。

保存：样品采入洁净的玻璃瓶或塑料瓶，有氯存在时按每升样品中每 0.3 mg/l Cl₂ 加一滴 0.1 N 硫代硫酸钠，用硫酸酸化至 pH ≤ 2（至少 2 ml），并在 4 °C 或更低温度下保存——经保存的样品可稳定 28 天；分析前使其回到室温，并用 5 N 氢氧化钠中和，结果按所加体积加以修正。

方法原理

奈斯勒试剂（四碘合汞(II) 酸钾的碱性溶液）与铵离子反应生成黄色产物，其在 425 nm 处的吸光度与铵态氮的浓度成正比。加入试剂之前，样品先用矿物稳定剂处理（络合钙和镁，防止在试剂的碱性介质中析出氢氧化物），并加聚乙烯醇，后者使有色产物的悬浮稳定，保证读数可重复。空白试验用去离子水平行进行——试剂本身在其中会呈微弱黄色。对废水、海水和含有机物的样品，必须先行蒸馏：把样品用硼酸盐缓冲到 pH 9.5 并蒸馏入硼酸溶液，奈斯勒反应在馏出液上进行。校准用标准加入法核对（50 mg/l NH₃-N 的标准安瓿，向 25 ml 样品中分别加 0.1、0.2 和 0.3 ml——每次加入的回收率都应接近 100 %），或用 1.0 mg/l NH₃-N 的标准溶液核对。

应用领域

• 饮用水和原水——铵态氮作为新近污染的指示
• 城市和工业废水（蒸馏后）——硝化的控制以及是否满足水法许可条件
• 海水和含盐水——加大矿物稳定剂用量后，或经蒸馏后
• 污水处理厂实验室的快速筛查测定——采样后几分钟就有结果
• 按 PN-C-04576-4:1994 认可的实验室（直接奈斯勒法）

关键参数

标准

标准编号

PN-C-04576-4:1994

标准名称（波兰语）

Woda i ścieki — Badania zawartości związków azotu — Oznaczanie azotu amonowego w wodzie metodą bezpośredniej nessleryzacji

标准名称（英语）

Water and waste water — Tests for nitrogen compounds — Determination of ammonium nitrogen in water by direct Nesslerization

分步操作程序

1. 采样与保存

   把样品采入洁净的玻璃瓶或塑料瓶。有氯存在时，按 1 l 样品中每 0.3 mg/l Cl₂ 加 1 滴 0.1 N 硫代硫酸钠。用硫酸保存至 pH ≤ 2，并在 4 °C 或更低温度下贮存（至多 28 天）。分析前使其回到室温，并用 5 N NaOH 中和；结果按所加体积加以修正。

2. 是否蒸馏的决定

   对废水、海水以及含甘氨酸、胺、有机氯胺、丙酮、醛或醇的样品，应进行蒸馏：用硼酸盐缓冲液缓冲至 pH 9.5 并蒸馏入硼酸溶液；其后在馏出液上操作。

3. 样品与空白试验的准备

   在一只量筒中装入 25 ml 样品（已制备的样品或馏出液），另一只装入 25 ml 去离子水作空白试验。

4. 稳定

   向每只量筒中加 3 滴矿物稳定剂，加塞并反复倒转数次；随后各加 3 滴聚乙烯醇（瓶身保持竖直）并再次混匀。海水加 1.0 ml 稳定剂。

5. 奈斯勒反应

   用移液管向每只量筒中加 1.0 ml 奈斯勒试剂，加塞并通过倒转混匀。启动反应计时——1 分钟。有氨存在时出现黄色（试剂本身在空白试验中呈微弱黄色）。

   ⏱ 时间: 1 min

6. 测量

   把溶液倒入比色皿，用空白试验调零，在 425 nm 处读出以 mg/l NH₃-N 表示的结果（或换算为 NH₃ 或 NH₄⁺）。测量不得晚于加入试剂后 15 分钟。

7. 准确度的核对

   用标准加入法核对：向三份 25 ml 样品中分别加入 0.1、0.2 和 0.3 ml 的 50 mg/l NH₃-N 标准溶液并逐一测量——回收率应接近 100 %。也可以测量 1.0 mg/l NH₃-N 的标准溶液。

所需设备与仪器

试剂、培养基与耗材

职业健康与安全

• 奈斯勒试剂含汞——有毒且有腐蚀性；只能用洗耳球吸取，操作时戴手套和护目镜，避免接触皮肤。
• 反应后的溶液和未用完的试剂按汞废物处理——单独收集并交有资质的接收方；不得倒入下水道。
• 亚砷酸钠（除氯用）剧毒——只在必要时使用，优先选用硫代硫酸钠。
• 用于保存的硫酸和用于中和的 5 N 氢氧化钠——腐蚀性物质，须保护眼睛和双手。
• 用硼酸盐缓冲液蒸馏时：注意过热和泡沫带入接收瓶；应在通风柜内操作。

常见问题