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摘 要：结合环境样品监测中总氮小于氨氮的问题，分别从实验用水、试剂含氮量、实验器皿、环境条件以及其他因素等多方面分析了问题的原因，提出相应的建议与对策，并以环境监测实际样品为例说明了建议与对策的可行性。
关键词：总氮；氨氮；空白试验
总氮和氨氮是反映水体富营养化程度的重要指标，也是地表水、生活污水和工业废水环境监测中的常规分析项目。目前，在我国环境监测领域中，水质总氮的测定多数采用“碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法”（HJ 636-2012），水质氨氮的测定多数采用“纳氏试剂分光光度法”（HJ 535-2009）。
理论上总氮包括氨氮，同一样品的总氮测定值应大于氨氮。但在实际监测中，分析人员普遍遇到过总氮测定值低于氨氮的问题，对判断水质监测结果的准确性、合理性产生较大困扰，尤其在测定某些氨氮占总氮比例较高的样品时情况时有发生。本文从两个分析方法之间的联系、质量保证和注意事项出发，探寻解决以上问题的办法。
一、材料与方法
（一）实验材料
1.实验用水与试剂
实验用水为无氨水或新制备的去离子水，实验所需试剂与文献[1]和[2]相同。
2.仪器设备
（1）高压蒸汽灭菌器：最高工作温度不低于120℃～124℃；（2）紫外分光光度计：具10mm石英比色皿；（3）可见分光光度计：具20mm比色皿；（4）氨氮蒸馏装置；（5）25ml、50ml具塞磨口玻璃比色管。
（二）实验方法
总氮和氨氮的测定方法分别按照紫外法和纳氏试剂法中的分析步骤进行。
二、结果与讨论
（一）实验用水的影响
总氮和氨氮测定的实验用水均为无氨水，随着国内实验室仪器设备的改善和更新，许多实验室已经开始使用由纯水机制备的去离子水直接作为实验用水。自来水经过纯水机2～3级的过滤净化后纯度较高，制取过程密封且随用随制，不易受到环境中氨的污染。实际样品同时分析总氮和氨氮时，应使用由同种方法新制备的且同等级别的实验用水，保证空白试验的吸光度值（A0）均在其各自方法要求的质量控制范围之内（A0均小于0.030），避免实验用水对总氮和氨氮测定结果的误差影响存在明显差异，造成数据之间的可比性降低。
（二）试剂含氮量的影响
紫外法测定总氮的氧化剂是碱性过硫酸钾，试剂过硫酸钾和氢氧化钠的含氮量直接影响到空白吸光度值的高低，尤其对过硫酸钾的要求十分苛刻。目前，市售过硫酸钾和氢氧化钠的质量参差不齐，部分试剂标注的等级高（分析纯以上）、氮含量低（低于0.0005%），而实际应用效果却不理想，总氮空白吸光度值可达1.0以上，给分析工作带来阻碍。日本工业标准（Japanese Industrial Standards，简称JIS）中测定总氮的紫外分光光度法（JIS K 0102-1998 45.2）与我国的紫外法原理一致，日本的紫外分光光度法中规定试剂过硫酸钾和氢氧化钠应分别符合标准JIS K 8253（1996）和JIS K 8826（2004）的要求，试剂含氮量均应小于0.0005%，并给出了具体的判别方法。
纳氏试剂法测定氨氮未对试剂的等级作出具体要求，但在标准的质量保证和质量控制条款中规定“试剂空白的吸光度应不超过0.030”，这说明某些试剂中铵盐的含量可能较高（例如酒石酸钾钠），易对显色产生正干扰，试剂空白的吸光度值偏高，因此筛选合格的试剂对氨氮测定结果的准确性十分重要。
（三）实验器皿的影响
紫外法测定总氮和纳氏试剂法测定氨氮的基本原理均为比色法，主要实验器皿为比色管。在制备校准曲线和测定实际样品时，应选用同一品牌、同一批次生产的比色管，使用前应对其进行自校准，淘汰其中误差较大的比色管。比色管与塞子务必配套使用，不能使用因长时间消解导致管口出现裂隙的比色管，以确保样品消解时的密闭性。以上做法既可保证总氮和氨氮校准曲线的线性相关系数（γ）≥0.999，又能使实际样品的总氮和氨氮测定吸光度值与各自校准曲线之间较好地匹配。
实验器皿的清洁程度对总氮和氨氮测定结果的准确性也存在影响较大。紫外法的注意事项条款中规定“实验所用玻璃器皿应用（1+9）盐酸或（1+35）硫酸浸泡，用自来水冲洗后再用无氨水冲洗，洗净后立即使用”。将比色管放置在容易引起氨污染的实验室两周，然后使用该比色管和新刷好的比色管同步进行总氮空白试验（结果见表1）。比较两组实验数据，比色管放置在有氨污染的环境一段时间后使用，空白试验的吸光度值升高、平行样之间的精密性变差，平行6次的测定结果范围从0.008～0.012升高至0.035～0.053，并且比色管放置两周后使用空白试验的吸光度值不能满足方法要求的低于0.030，这势必对实际样品测定的准确性产生影响。纳氏试剂法测定氨氮的质量保证和质量控制条款中对蒸馏器的清洗做出了规定，蒸馏烧瓶的清洗要通过加水进行蒸馏。因此，建议将测定总氮和氨氮的比色管置于同一酸缸中浸泡，经同样的自来水和无氨水清洗后均立即使用，氨氮测定使用的蒸馏烧瓶可用稀盐酸或稀硫酸荡洗后再加入无氨水进行蒸馏，其他实验器皿均应做到临用现洗。
表1 两种比色管测定总氮空白结果比对
比色管 空白试验吸光度值A（A220-2A275）
1 2 3 4 5 6
新刷 0.008 0.012 0.010 0.009 0.011 0.010
放置两周 0.041 0.044 0.049 0.035 0.036 0.053
（四） 环境条件的影响
测定总氮和氨氮的实验室不应存放铵鹽试剂，避免与挥发酚、总硬度等使用氨水的分析项目在同一房间，还应远离卫生间、垃圾存放点等易产生氨气的环境。 紫外法测定总氮在高压蒸汽灭菌器中消解，消解环境完全密闭，灭菌器内的水在高温高压下蒸发，因此，消解环境的清洁程度可能对总氮测定结果产生影响。作者进行两组总氮空白试验，每组平行测定6次，分别使用实验室新购置且加入新制备蒸馏水的高压蒸汽灭菌器（1号）和生物室中比较陈旧且数周未清洗换水的高压蒸汽灭菌器（2号），结果见表2。实验结果显示，在1号中消解时，总氮空白试验的吸光度值在0.011～0.016之间，消解环境对总氮空白试验无影响；在2号中消解时，由于灭菌器内的水存放时间较长，已受其他消解样品的影响或吸收氨气、硝酸、铵盐试剂等含氮物质，对总氮空白试验影响较大，吸光度值升至0.038～0.053之间，超出紫外法空白吸光度值小于0.030的规定，这将对总氮测定结果尤其是低浓度样品的准确性产生很大影响。由此可见，消解是总氮测定不容忽视的环节，高压蒸汽灭菌器内的消解环境对总氮测定结果的准确性十分重要，灭菌器应定期清洗、加入蒸馏水消解并经常更换，在多次消解高浓度样品后及时清洗换水，保证消解环境不会对总氮测定产生影响。
表2 消解环境对总氮空白试验的影响
高压蒸汽灭菌器 空白试验吸光度值A（A220-2A275）
1 2 3 4 5 6
新购置+新制备蒸馏水（1号） 0.014 0.011 0.012 0.016 0.012 0.013
陈旧+数周未清洗换水（2号） 0.046 0.048 0.038 0.043 0.040 0.053
（五） 其他影响
为保证总氮和氨氮测定值之间的逻辑性，还应注意以下几个问题：（1）样品的保存应严格按照各自方法中规定的用硫酸酸化至pH<2，若未采取保存措施，样品送至实验室后应立即取样分析，避免因取样分析时间不同、样品浓度变化使总氮和氨氮测定值发生波动；（2）当不同分析人员测定同一样品的总氮和氨氮时，由于工作习惯或能力水平的不同，人员之间的系统误差可能存在较大差别，这种误差比较难以消除，建议由一人分析样品的总氮和氨氮，提高数据之间的可比性；（3）对于浓度较高的样品应适当减少取样体积，保证样品经稀释后的浓度在校准曲线范围之内，切勿以显色后再稀释的吸光度值计算样品的总氮或氨氮浓度，这样很难保证样品中的总氮全部被氧化、氨氮全部被显色。
（六）环境监测实际样品分析
总氮和氨氮测定存在以下共性：实验用水为无氨水，实验试剂含氮量要低，实验器皿应检定合格且临用现洗，实验环境应避免氨的污染，样品浓度高时应适当减少取样体积等。选定一个在实际工作中数次出现总氮测定值“小于”氨氮的某污水处理厂入口样品，由作者一人分析总氮和氨氮，并同步完善和控制两个实验中包括用水、试剂、器皿和环境等以上问题。利用氨氮贮备液对该样品加标，测定加标样品的总氮和氨氮值，计算加标回收率（结果见表3）。
表3 环境监测实际样品及其加标样品的总氮和氨氮测定结果
平行样 总氮 氨氮
样品 加标样品 样品 加标样品
测定结果
（mg/L） 1 12.8 27.4 12.2 27.2
2 12.8 27.6 12.2 27.2
3 12.9 27.3 12.2 27.1
平均值 、 （mg/L）
12.8 27.4 12.2 27.2
加标量μ（mg/L） 15.0 15.0
加标回收率 （%）
97.3 100
备注 加标物质为氨氮贮备液
当总氮中的含氮化合物基本完全由氨氮组成时，两者的测定结果十分接近，这时极易出现总氮“偏小”的情况。表3中的实验结果显示，实际样品及其加标样品的总氮测定值均大于氨氮测定值，测定加标样品的总氮和氨氮均具有较好的回收率，因此，同步完善包括实验用水、试剂、器皿、环境、取样体积、人员之间的系统误差等因素是可以避免出现总氮测定值“小于”氨氮这种异常现象的。
三、 结论与建议
（1）总氮和氨氮测定应使用相同方法新制备的无氨水。
（2）实验试剂的含氮量对总氮和氨氮空白吸光度值影响较大，应选用经检验合格的试剂（试剂空白吸光度值不超0.030）。
（3）制备校准曲线和测定实际样品时，应选用同一品牌、同一批次生产的比色管，使用前对其进行自校准；建议将测定总氮和氨氮的比色管置于同一酸缸中浸泡，经同样的自来水和无氨水清洗后均立即使用；氨氮测定使用的蒸馏烧瓶可用稀盐酸或稀硫酸荡洗后再加入无氨水进行蒸馏；其他实验器皿均应做到临用现洗。
（4）测定总氮和氨氮的实验室应避免存放含铵盐试剂，避免与挥发酚、总硬度等用到氨水的项目使用同一房间，远离等易产生氨污染的环境；总氮消解使用的高压蒸汽灭菌器应定期清洗、加入蒸馏水消解并经常更换，在多次消解高浓度样品后及时清洗换水，保证消解环境不会对总氮测定产生影响。
（5）样品采集后应按方法规定进行保存，若未采取保存措施，样品送至实验室后应立即取样分析，避免因取样分析时间不同、样品浓度变化使总氮和氨氮测定值发生波动。
（6）不同人员分析总氮和氨氮时，人员之间的系统误差可能较大，建议由一人分析样品的总氮和氨氮，提高数据之间的可比性。
（7）浓度高的样品应适当减少取样体积，保证样品经稀释后的浓度在校准曲线范围之内，切勿以显色后再稀释的吸光度值计算样品的总氮或氨氮浓度，这样很难保证样品中的总氮全部被氧化、氨氮全部被显色。
参考文献：
[1]HJ 636―2012，《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》[S].
[2]HJ 535―2009，《水質 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》[S].
关键词：总氮；氨氮；空白试验
总氮和氨氮是反映水体富营养化程度的重要指标，也是地表水、生活污水和工业废水环境监测中的常规分析项目。目前，在我国环境监测领域中，水质总氮的测定多数采用“碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法”（HJ 636-2012），水质氨氮的测定多数采用“纳氏试剂分光光度法”（HJ 535-2009）。
理论上总氮包括氨氮，同一样品的总氮测定值应大于氨氮。但在实际监测中，分析人员普遍遇到过总氮测定值低于氨氮的问题，对判断水质监测结果的准确性、合理性产生较大困扰，尤其在测定某些氨氮占总氮比例较高的样品时情况时有发生。本文从两个分析方法之间的联系、质量保证和注意事项出发，探寻解决以上问题的办法。
一、材料与方法
（一）实验材料
1.实验用水与试剂
实验用水为无氨水或新制备的去离子水，实验所需试剂与文献[1]和[2]相同。
2.仪器设备
（1）高压蒸汽灭菌器：最高工作温度不低于120℃～124℃；（2）紫外分光光度计：具10mm石英比色皿；（3）可见分光光度计：具20mm比色皿；（4）氨氮蒸馏装置；（5）25ml、50ml具塞磨口玻璃比色管。
（二）实验方法
总氮和氨氮的测定方法分别按照紫外法和纳氏试剂法中的分析步骤进行。
二、结果与讨论
（一）实验用水的影响
总氮和氨氮测定的实验用水均为无氨水，随着国内实验室仪器设备的改善和更新，许多实验室已经开始使用由纯水机制备的去离子水直接作为实验用水。自来水经过纯水机2～3级的过滤净化后纯度较高，制取过程密封且随用随制，不易受到环境中氨的污染。实际样品同时分析总氮和氨氮时，应使用由同种方法新制备的且同等级别的实验用水，保证空白试验的吸光度值（A0）均在其各自方法要求的质量控制范围之内（A0均小于0.030），避免实验用水对总氮和氨氮测定结果的误差影响存在明显差异，造成数据之间的可比性降低。
（二）试剂含氮量的影响
紫外法测定总氮的氧化剂是碱性过硫酸钾，试剂过硫酸钾和氢氧化钠的含氮量直接影响到空白吸光度值的高低，尤其对过硫酸钾的要求十分苛刻。目前，市售过硫酸钾和氢氧化钠的质量参差不齐，部分试剂标注的等级高（分析纯以上）、氮含量低（低于0.0005%），而实际应用效果却不理想，总氮空白吸光度值可达1.0以上，给分析工作带来阻碍。日本工业标准（Japanese Industrial Standards，简称JIS）中测定总氮的紫外分光光度法（JIS K 0102-1998 45.2）与我国的紫外法原理一致，日本的紫外分光光度法中规定试剂过硫酸钾和氢氧化钠应分别符合标准JIS K 8253（1996）和JIS K 8826（2004）的要求，试剂含氮量均应小于0.0005%，并给出了具体的判别方法。
纳氏试剂法测定氨氮未对试剂的等级作出具体要求，但在标准的质量保证和质量控制条款中规定“试剂空白的吸光度应不超过0.030”，这说明某些试剂中铵盐的含量可能较高（例如酒石酸钾钠），易对显色产生正干扰，试剂空白的吸光度值偏高，因此筛选合格的试剂对氨氮测定结果的准确性十分重要。
（三）实验器皿的影响
紫外法测定总氮和纳氏试剂法测定氨氮的基本原理均为比色法，主要实验器皿为比色管。在制备校准曲线和测定实际样品时，应选用同一品牌、同一批次生产的比色管，使用前应对其进行自校准，淘汰其中误差较大的比色管。比色管与塞子务必配套使用，不能使用因长时间消解导致管口出现裂隙的比色管，以确保样品消解时的密闭性。以上做法既可保证总氮和氨氮校准曲线的线性相关系数（γ）≥0.999，又能使实际样品的总氮和氨氮测定吸光度值与各自校准曲线之间较好地匹配。
实验器皿的清洁程度对总氮和氨氮测定结果的准确性也存在影响较大。紫外法的注意事项条款中规定“实验所用玻璃器皿应用（1+9）盐酸或（1+35）硫酸浸泡，用自来水冲洗后再用无氨水冲洗，洗净后立即使用”。将比色管放置在容易引起氨污染的实验室两周，然后使用该比色管和新刷好的比色管同步进行总氮空白试验（结果见表1）。比较两组实验数据，比色管放置在有氨污染的环境一段时间后使用，空白试验的吸光度值升高、平行样之间的精密性变差，平行6次的测定结果范围从0.008～0.012升高至0.035～0.053，并且比色管放置两周后使用空白试验的吸光度值不能满足方法要求的低于0.030，这势必对实际样品测定的准确性产生影响。纳氏试剂法测定氨氮的质量保证和质量控制条款中对蒸馏器的清洗做出了规定，蒸馏烧瓶的清洗要通过加水进行蒸馏。因此，建议将测定总氮和氨氮的比色管置于同一酸缸中浸泡，经同样的自来水和无氨水清洗后均立即使用，氨氮测定使用的蒸馏烧瓶可用稀盐酸或稀硫酸荡洗后再加入无氨水进行蒸馏，其他实验器皿均应做到临用现洗。
表1 两种比色管测定总氮空白结果比对
比色管 空白试验吸光度值A（A220-2A275）
1 2 3 4 5 6
新刷 0.008 0.012 0.010 0.009 0.011 0.010
放置两周 0.041 0.044 0.049 0.035 0.036 0.053
（四） 环境条件的影响
测定总氮和氨氮的实验室不应存放铵鹽试剂，避免与挥发酚、总硬度等使用氨水的分析项目在同一房间，还应远离卫生间、垃圾存放点等易产生氨气的环境。 紫外法测定总氮在高压蒸汽灭菌器中消解，消解环境完全密闭，灭菌器内的水在高温高压下蒸发，因此，消解环境的清洁程度可能对总氮测定结果产生影响。作者进行两组总氮空白试验，每组平行测定6次，分别使用实验室新购置且加入新制备蒸馏水的高压蒸汽灭菌器（1号）和生物室中比较陈旧且数周未清洗换水的高压蒸汽灭菌器（2号），结果见表2。实验结果显示，在1号中消解时，总氮空白试验的吸光度值在0.011～0.016之间，消解环境对总氮空白试验无影响；在2号中消解时，由于灭菌器内的水存放时间较长，已受其他消解样品的影响或吸收氨气、硝酸、铵盐试剂等含氮物质，对总氮空白试验影响较大，吸光度值升至0.038～0.053之间，超出紫外法空白吸光度值小于0.030的规定，这将对总氮测定结果尤其是低浓度样品的准确性产生很大影响。由此可见，消解是总氮测定不容忽视的环节，高压蒸汽灭菌器内的消解环境对总氮测定结果的准确性十分重要，灭菌器应定期清洗、加入蒸馏水消解并经常更换，在多次消解高浓度样品后及时清洗换水，保证消解环境不会对总氮测定产生影响。
表2 消解环境对总氮空白试验的影响
高压蒸汽灭菌器 空白试验吸光度值A（A220-2A275）
1 2 3 4 5 6
新购置+新制备蒸馏水（1号） 0.014 0.011 0.012 0.016 0.012 0.013
陈旧+数周未清洗换水（2号） 0.046 0.048 0.038 0.043 0.040 0.053
（五） 其他影响
为保证总氮和氨氮测定值之间的逻辑性，还应注意以下几个问题：（1）样品的保存应严格按照各自方法中规定的用硫酸酸化至pH<2，若未采取保存措施，样品送至实验室后应立即取样分析，避免因取样分析时间不同、样品浓度变化使总氮和氨氮测定值发生波动；（2）当不同分析人员测定同一样品的总氮和氨氮时，由于工作习惯或能力水平的不同，人员之间的系统误差可能存在较大差别，这种误差比较难以消除，建议由一人分析样品的总氮和氨氮，提高数据之间的可比性；（3）对于浓度较高的样品应适当减少取样体积，保证样品经稀释后的浓度在校准曲线范围之内，切勿以显色后再稀释的吸光度值计算样品的总氮或氨氮浓度，这样很难保证样品中的总氮全部被氧化、氨氮全部被显色。
（六）环境监测实际样品分析
总氮和氨氮测定存在以下共性：实验用水为无氨水，实验试剂含氮量要低，实验器皿应检定合格且临用现洗，实验环境应避免氨的污染，样品浓度高时应适当减少取样体积等。选定一个在实际工作中数次出现总氮测定值“小于”氨氮的某污水处理厂入口样品，由作者一人分析总氮和氨氮，并同步完善和控制两个实验中包括用水、试剂、器皿和环境等以上问题。利用氨氮贮备液对该样品加标，测定加标样品的总氮和氨氮值，计算加标回收率（结果见表3）。
表3 环境监测实际样品及其加标样品的总氮和氨氮测定结果
平行样 总氮 氨氮
样品 加标样品 样品 加标样品
测定结果
（mg/L） 1 12.8 27.4 12.2 27.2
2 12.8 27.6 12.2 27.2
3 12.9 27.3 12.2 27.1
平均值 、 （mg/L）
12.8 27.4 12.2 27.2
加标量μ（mg/L） 15.0 15.0
加标回收率 （%）
97.3 100
备注 加标物质为氨氮贮备液
当总氮中的含氮化合物基本完全由氨氮组成时，两者的测定结果十分接近，这时极易出现总氮“偏小”的情况。表3中的实验结果显示，实际样品及其加标样品的总氮测定值均大于氨氮测定值，测定加标样品的总氮和氨氮均具有较好的回收率，因此，同步完善包括实验用水、试剂、器皿、环境、取样体积、人员之间的系统误差等因素是可以避免出现总氮测定值“小于”氨氮这种异常现象的。
三、 结论与建议
（1）总氮和氨氮测定应使用相同方法新制备的无氨水。
（2）实验试剂的含氮量对总氮和氨氮空白吸光度值影响较大，应选用经检验合格的试剂（试剂空白吸光度值不超0.030）。
（3）制备校准曲线和测定实际样品时，应选用同一品牌、同一批次生产的比色管，使用前对其进行自校准；建议将测定总氮和氨氮的比色管置于同一酸缸中浸泡，经同样的自来水和无氨水清洗后均立即使用；氨氮测定使用的蒸馏烧瓶可用稀盐酸或稀硫酸荡洗后再加入无氨水进行蒸馏；其他实验器皿均应做到临用现洗。
（4）测定总氮和氨氮的实验室应避免存放含铵盐试剂，避免与挥发酚、总硬度等用到氨水的项目使用同一房间，远离等易产生氨污染的环境；总氮消解使用的高压蒸汽灭菌器应定期清洗、加入蒸馏水消解并经常更换，在多次消解高浓度样品后及时清洗换水，保证消解环境不会对总氮测定产生影响。
（5）样品采集后应按方法规定进行保存，若未采取保存措施，样品送至实验室后应立即取样分析，避免因取样分析时间不同、样品浓度变化使总氮和氨氮测定值发生波动。
（6）不同人员分析总氮和氨氮时，人员之间的系统误差可能较大，建议由一人分析样品的总氮和氨氮，提高数据之间的可比性。
（7）浓度高的样品应适当减少取样体积，保证样品经稀释后的浓度在校准曲线范围之内，切勿以显色后再稀释的吸光度值计算样品的总氮或氨氮浓度，这样很难保证样品中的总氮全部被氧化、氨氮全部被显色。
参考文献：
[1]HJ 636―2012，《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》[S].
[2]HJ 535―2009，《水質 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》[S].