含氮化合物
人们对水和废水中关注的几种形态的氮是氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮和总氮。前四者之间通过生物化学作用可以相互转化。测定各种形态的含氮化合物，有助于评价水体被污染和自净状况。
（一）氨氮
水中的氨氮是指以游离氨（或称非离子氨，NH3）和离子氨（NH4+）形式存在的氮，两者的组成比决定于水的pH值。对地面水，常要求测定非离子氨。
水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。
测定水中氨氮的方法有纳氏试剂分光光度法、水杨酸-次氯酸盐分光光度法、电极法和容量法。
水样有色或浑浊及含其他干扰物质影响测定，需进行预处理。对较清洁的水，可采用絮凝沉淀法消除干扰；对污染严重的水或废水应采用蒸馏法。
1.纳氏试剂分光光度法
在水样中加入碘化汞和碘化钾的强碱溶液（纳氏试剂），则与氨反应生成黄棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具有强烈吸收，通常使用410—425nm范围波长光比色定量。反应式如下：
2K2[Hgl4]＋3KOH＋NH3→NH2Hg2IO＋7KI＋2H2O
(黄棕色)
本法*低检出浓度为0.025mg/L；测定上限为2mg/L。采用目视比色法，*低检出浓度为0.02mg/L。
2.水杨酸-次氯酸盐分光光度法
在亚硝基铁氰化钠存在下，氨与水杨酸和次氯酸反应生成蓝色化合物，于其*大吸收波长697nm处比色定量。反应过程如下：
该法*低检出浓度为0.01mg/L；测定上限为1mg/L。
3.电极法
氨气敏电极是一种复合电极。它以平板型pH玻璃电极为指示电极，银-氯化银电极为参比电极。将此电极对置于盛有0.1mol/L氯化铵内充液的塑料套管中，在管端pH电极敏感膜处紧贴一疏水半渗透薄膜（如聚四氟乙烯薄膜），使内充液与外部被测液隔开，并在pH电极敏感膜与半透膜间形成一层很薄的液膜。当将其插入pH值已调至11的水样时，则生成的氨将扩散通过的反应向左移动，引起氢离子浓度的变化，由pH玻璃电极测定此变化。在恒定的离子强度下，测得的电动势与水样中氨浓度的对数呈线性关系。因此，用高阻抗输入的晶体管毫伏计或pH计测其电位值便可确定水样中氨氮的浓度。如果使用专用离子活度计，经用氨氮标准溶液校准后，可直接指示测定结果。
该方法不受水样色度和浊度的影响，水样不必进行预蒸馏；*低检出浓度为0.03mg/L，测定上限可达1400mg/L。
4.滴定法
当水样中的氨氮较高时，可用该方法。取一定量水样，调节pH在6.0—7.4范围，加入氯化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨用硼酸溶液吸收。取全部吸收液，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。根据酸标准溶液消耗量，按下式计算水样中氨氮含量：
式中：V1——滴定水样消耗酸溶液体积（mL）；
V2——空白试验消耗酸溶液体积（mL）；
M——酸标准溶液浓度（mol/L）；
V——水样体积（mL）；
14——氨氮（N）摩尔质量（g/mol）。
（二）亚硝酸盐氮
亚硝酸盐氮（NO2-N）是氮循环的中间产物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐；在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使之失去输送氧的能力。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。亚硝酸盐很不稳定，一般天然水中含量不会超过0.1mg/L。
测定水体中的亚硝酸盐氮常用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法和离子色谱法等。
1.N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法
在pH值为1.8±0.3的酸性介质中，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与N-（1-萘基）-乙二胺偶联生成红色染料，于540nm处进行比色测定。显色反应式如下：
氯胺、氯、硫代硫酸盐、聚磷酸钠和高铁离子有明显干扰；水样有色或浑浊，可加氢氧化铝悬浮液并过滤消除之。
方法*低检出浓度为0.003mg/L；测定上限为0.20mg/L。
2.离子色谱法
离子色谱法（IC）是利用离子交换原理，连续对共存多种阴离子或阳离子进行分离、定性和定量的方法，其分析系统由输液泵、进样阀、分离柱、抑制柱和电导检测装置等组成。分析阳离子时，分离柱为低容量的阳离子交换树脂，用盐酸溶液作淋洗液。注入样品溶液后，被测离子随淋洗液进入分离柱，基于各种阳离子对低容量阳离子交换树脂的亲和力不同而彼此分开，在不同时间内随盐酸淋洗液进入抑制柱，在此盐酸被强碱性树脂中和，变成低电导的去离子水，使待测阴离子得以依次进入电导池被测定。分析阴离子时，分离柱用低容量的阴离子交换树脂，抑制柱用强酸性阳离子交换树脂，淋洗液用氢氧化钠溶液或碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液。淋洗液载带试液在分离柱中将待测阴离子分离后，进入抑制柱被中和或抑制变成低电导的去离子水或碳酸，使待测阴离子得以依次进入电导池被测定。
用离子色谱法测定水样中F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-的色谱图示于图2－34。在此，分离柱选用R—N+HCO3-型阴离子交换树脂，抑制柱选用RSO3H型阳离子交换树脂，以0.0024mol/L碳酸钠与0.0031mol/L碳酸氢钠混合溶液为淋洗液。分离柱和抑制柱上的交换反应如下：
由柱上的反应可见，淋洗液（背景溶液）转变成低电导的碳酸，而在抑制柱中待测离子以盐的形式转换为等当量的酸，分别进入电导池中测定。根据测得的各离子的峰高或峰面积与混合标准溶液的相应峰高或峰面积比较，即可得知水样中各种离子的浓度。
（三）硝酸盐氮
硝酸盐是在有氧环境中*稳定的含氮化合物，也是含氮有机化合物经无机化作用*终阶段的分解产物。清洁的地面水硝酸盐氮（NO3--N）含量较低，受污染水体和一些深层地下水中（NO3--N）含量较高。制革、酸洗废水，某些生化处理设施的出水及农田排水中常含大量硝酸盐。人体摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而呈现毒性作用。
水中硝酸盐的测定方法有酚二磺酸分光光度法、镉柱还原法、戴氏合金还原法、离子色谱法、紫外分光光度法和离子选择电极法等。
1.酚二磺酸分光光度法
硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的硝基酚二磺酸三钾盐，其反应式为：
于410nm处测其吸光度，并与标准溶液比色定量。也可以用NaOH或NH4OH碱液，但显色灵敏度不同，不能随意互用。
水样**存氯化物、亚硝酸盐、铵盐、有机物和碳酸盐时，产生干扰，应作适当的前处理。如加入硫酸银溶液，使氯化物生成沉淀，过滤除去之；滴加高锰酸钾溶液，使亚硝酸盐氧化为硝酸盐，*后从硝酸盐氮测定结果中减去亚硝酸盐氮量等。水样浑浊、有色时，可加入少量氢氧化铝悬浮液，吸附、过滤除去。
该方法测定浓度范围大，显色稳定，适用于测定饮用水、地下水和清洁地面水中的硝酸盐氮。*低检出浓度为0.02mg/L；测定上限为2.0mg/L。
2.镉柱还原法
在一定条件下，将水样通过镉还原柱（铜-镉、汞-镉或海棉状镉），使硝酸盐还原为亚硝酸盐，然后以N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法测定。由测得的总亚硝酸盐氮减去不经还原水样所含亚硝酸盐氮即为硝酸盐氮含量。
该方法适用于测定硝酸盐氮含量较低的饮用水、清洁地面水和地下水。测定范围为0.01—0.4mg/L。但应注意，镉柱的还原效果受多因素影响，应经常校正。
3.戴氏合金法
在热碱性介质中，水样中的硝酸盐被戴氏合金（含50％Cu、45％Al、5％Zn）还原为氨，经蒸馏，馏出液以硼酸溶液吸收后，用纳氏试剂分光光度法测定。含量较高时用酸碱滴定法测定。水样中含氨及铵盐、亚硝酸盐干扰测定。氨及铵盐可在加戴氏合金前，于碱性介质中先蒸出；亚硝酸盐可在酸性条件下加入氨基磺酸，使之反应除去。
该方法操作较繁琐，适用于测定硝酸盐氮大于2mg/L的水样。其*大优点是可以测定带深色的严重污染的水及含大量有机物或无机盐的废水中的硝酸盐氮。
4.紫外分光光度法
方法原理基于：硝酸根离子对220nm波长光有特征吸收，与其标准溶液对该波长光的吸收程度比较定量。因为溶解性有机物在220nm处也有吸收，故根据实践，一般引入一个经验校正值。该校正值为在275nm处（硝酸根离子在此没有吸收）测得吸光度的二倍。在220nm处的吸光度减去经验校正值即为净硝酸根离子的吸光度。这种经验校正值大小与有机物的性质和浓度有关，不宜分析对有机物吸光度需作准确校正的样品。
该方法适用于清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测定，其*低检出浓度为0.08mg/L；测定上限为4mg/L。方法简便、快速，但对含有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐的水样，需进行预处理。如用氢氧化铝絮凝共沉淀和大孔中性吸附树脂可除去浊度、高价铁、六价铬和大部分常见有机物。
（四）凯氏氮
凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl）法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。由于一般水中存在的有机氮化合物多为前者，故可用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。
凯氏氮的测定要点是取适量水样于凯氏烧瓶中，加入浓硫酸和催化剂（K2SO4），加热消解，将有机氮转变成氨氮，然后在碱性介质中蒸馏出氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法测定氨氮含量，即为水样中的凯氏氮。凯氏定氮装置见本章第四节图2-11。
当要直接测定有机氮时，可将水样先进行预蒸馏除去氨氮，再以凯氏法测定。
（五）总氮
水体总氮含量也是衡量水质的重要指标之一。其测定方法，一般采用分别测定有机氮和无机氮化合物（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）后进行加和的方法。也可以用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定。该方法的原理是在水样中加入碱性过硫酸钾溶液，于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨氮、亚硝酸盐氧化成硝酸盐，用前面介绍的紫外分光光度法测定硝酸盐氮含量，即为总氮含量。
