黃 輝,魏因布需納·喬納森

(1.恩德斯豪斯分析儀器(蘇州)有限公司，江蘇 蘇州 215021；2.恩德斯豪斯分析儀器(德國(guó))有限公司，蓋林根 70839)

0 引言

在城鎮(zhèn)污水處理廠中，氨氮是非常重要的測(cè)量指標(biāo)[1]。氨氮在線監(jiān)測(cè)儀已被廣泛應(yīng)用在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中[2]。靛酚藍(lán)分光光度法(以下簡(jiǎn)稱靛酚藍(lán)法)在測(cè)量氨氮時(shí)不涉及有毒重金屬試劑，具有對(duì)環(huán)境二次污染較小、測(cè)量靈敏度高等特點(diǎn)。目前，很多在線氨氮監(jiān)測(cè)儀器采用靛酚藍(lán)法[3]。環(huán)境監(jiān)測(cè)部門經(jīng)常使用試驗(yàn)室方法對(duì)在線氨氮監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行評(píng)估。由于納氏試劑分光光度法(以下簡(jiǎn)稱納氏法)具有操作簡(jiǎn)單、顯色直觀等特點(diǎn)，很多試驗(yàn)室采用納氏法進(jìn)行氨氮測(cè)量[4]。

按照國(guó)家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)水溫高于12 ℃時(shí)，氨氮每日最高允許排放濃度為5 mg/L[5]。隨著污水處理技術(shù)的提高，很多城鎮(zhèn)污水處理廠的出水氨氮濃度甚至小于1 mg/L。然而在測(cè)量低濃度的出水氨氮時(shí)，納氏法和靛酚藍(lán)法的測(cè)量結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大差異。其原因可能是出水水質(zhì)較為清澈，很多試驗(yàn)室在使用納氏法時(shí)不使用蒸餾預(yù)處理。為了證明這種猜測(cè)，本文通過(guò)納氏法和靛酚藍(lán)法的對(duì)比試驗(yàn)來(lái)研究導(dǎo)致這種測(cè)量偏差的原因，并提出解決方法。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)包括測(cè)量氨氮標(biāo)準(zhǔn)液和城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣2個(gè)部分。

嚴(yán)格按照環(huán)境保護(hù)部的水質(zhì)氨氮測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，使用靛酚藍(lán)法(HJ536)[6]和納氏法(HJ535)[7]對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)無(wú)需蒸餾預(yù)處理。氨氮濃度范圍為0～2 mg/L。通過(guò)對(duì)比測(cè)量結(jié)果和標(biāo)液濃度，評(píng)估這兩種方法的差異。

對(duì)同一種城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣，采用納氏法蒸餾預(yù)處理、納氏法無(wú)蒸餾預(yù)處理、靛酚藍(lán)法和標(biāo)準(zhǔn)溶液加入法4種方法測(cè)量其氨氮濃度，并進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。①使用納氏法同時(shí)進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。②同時(shí)使用納氏法和酒石酸鉀納，但不進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，加入適量酒石酸鉀納溶液以消除鈣、鎂等金屬離子的干擾。③使用靛酚藍(lán)法但不進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。④使用標(biāo)準(zhǔn)溶液加入法。通過(guò)對(duì)比4種方法的測(cè)量結(jié)果，評(píng)估哪種方法可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量低濃度的出水氨氮。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

按照環(huán)境保護(hù)部的水質(zhì)氨氮的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，分別使用靛酚藍(lán)法和納氏法測(cè)量標(biāo)液的濃度，對(duì)比結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，分別使用靛酚藍(lán)法和納氏法進(jìn)行標(biāo)液測(cè)量時(shí)，測(cè)量濃度和標(biāo)液濃度非常匹配，不存在測(cè)量差異。

圖1 濃度測(cè)量對(duì)比圖Fig.1 Comparison of the concentration measurement

在測(cè)量城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣試驗(yàn)中，按照納氏法的國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)蒸餾處理。利用上節(jié)所述4種方法測(cè)量同一出水的氨氮濃度，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 濃度測(cè)量結(jié)果Tab.1 Concentration measurement results

從表1可以看出，使用蒸餾預(yù)處理的納氏法、靛酚藍(lán)法和標(biāo)準(zhǔn)溶液加入法的測(cè)量結(jié)果基本一致，測(cè)量濃度為(0.11±4%) mg/L。因此，0.11 mg/L可以被認(rèn)為是水樣實(shí)際氨氮值。然而，不使用蒸餾預(yù)處理的納氏法測(cè)量結(jié)果(0.324 mg/L)遠(yuǎn)高于其他測(cè)量結(jié)果。因此，對(duì)于污水的氨氮測(cè)定，尤其對(duì)于低濃度氨氮的污水處理廠的出口水樣，如果使用納氏法進(jìn)行測(cè)量，則必須使用蒸餾預(yù)處理來(lái)排除干擾物，否則測(cè)量結(jié)果會(huì)遠(yuǎn)高于實(shí)際氨氮值。同時(shí)，大部分氨氮在線監(jiān)測(cè)儀使用的靛酚藍(lán)法，可以準(zhǔn)確地測(cè)量出口水樣的實(shí)際氨氮濃度。

新疆烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站[8]同時(shí)使用絮凝沉淀法和蒸餾法對(duì)污水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終使用納氏法進(jìn)行比色。結(jié)果顯示，采用蒸餾法所測(cè)定的值(0.16 mg/L)比絮凝沉淀法(0.80 mg/L)所測(cè)定的值要小得多。蒸餾法消除了水中的干擾離子，因此測(cè)定值較低。在對(duì)生活污水進(jìn)行納氏法測(cè)定時(shí)，需要進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。

由此可見(jiàn)，采用納氏法對(duì)污水出水口的在線監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行評(píng)估時(shí)，必須進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。然而這種蒸餾預(yù)處理的方法在實(shí)際操作中較為繁瑣。

另一種評(píng)估在線監(jiān)測(cè)儀器的方法是使用質(zhì)控水樣來(lái)代替實(shí)際水樣。中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部辦公廳在2015年發(fā)布的《關(guān)于以低濃度質(zhì)控樣代替氨氮、總磷實(shí)樣進(jìn)行比對(duì)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)有關(guān)問(wèn)題的復(fù)函》(環(huán)辦函[2015]1298號(hào))中表示，當(dāng)進(jìn)行氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀比對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)，如果實(shí)際水樣試驗(yàn)室手工監(jiān)測(cè)濃度小于1 mg/L，可采用濃度為0.5 mg/L的質(zhì)控樣替代實(shí)際水樣進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)這種替代，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門在評(píng)估在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀時(shí)，不僅可以減少預(yù)蒸餾的麻煩，而且避免了水中的干擾物，可以更加精確地評(píng)估監(jiān)測(cè)儀的工作狀態(tài)。

當(dāng)水樣和納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物時(shí)，如果不及時(shí)進(jìn)行比色，會(huì)出現(xiàn)淡紅棕色沉淀，從而影響

測(cè)量結(jié)果。如果用納氏法測(cè)量標(biāo)液，在混合標(biāo)液和納氏試劑后，混合液是穩(wěn)定、均勻混合的。在混合沒(méi)有經(jīng)過(guò)蒸餾預(yù)處理的污水水樣和納氏試劑后，混合液不穩(wěn)定，5 min內(nèi)出現(xiàn)淡紅棕色絡(luò)合物。即使混合經(jīng)過(guò)蒸餾預(yù)處理的污水水樣和納氏試劑，混合液仍然不穩(wěn)定，10 min后會(huì)出現(xiàn)淡紅棕色沉淀物。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)靛酚藍(lán)法和納氏法的對(duì)比試驗(yàn)可以看出，檢測(cè)具有較低氨氮濃度的污水處理廠出水時(shí)，靛酚藍(lán)法和使用蒸餾預(yù)處理的納氏法的測(cè)量結(jié)果是準(zhǔn)確的。而不經(jīng)過(guò)蒸餾預(yù)處理的納氏法則無(wú)法排除出水口水樣中的干擾物。這些干擾物將嚴(yán)重影響氨氮的測(cè)量結(jié)果，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)高于實(shí)際氨氮值。在這種低濃度氨氮的水質(zhì)環(huán)境下，不需要蒸餾預(yù)處理的靛酚藍(lán)分光光度法比納氏法更加準(zhǔn)確和方便。

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