孫 瑞

（太原水質(zhì)監(jiān)測(cè)站有限公司，山西 太原 030009）

水體污染是環(huán)境污染中的關(guān)鍵組成部分，嚴(yán)重影響著地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，氨氮作為水污染中的關(guān)鍵指標(biāo)，基本上是以有機(jī)氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等形式存在。結(jié)合某地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作情況，利用自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以對(duì)pH 值、氨氮、電導(dǎo)率和溶解氧等方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能在每2 h 的自動(dòng)監(jiān)測(cè)下完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳，為了確保上傳數(shù)據(jù)的有效性，提高自動(dòng)監(jiān)測(cè)的效果，便需要將氨氮在線監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行比對(duì)。

1 氨氮監(jiān)測(cè)方法的概述

當(dāng)前的水體氨氮監(jiān)測(cè)中，大部分為在線監(jiān)測(cè)方法和實(shí)驗(yàn)室國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法，首先對(duì)于在線監(jiān)測(cè)而言，結(jié)合監(jiān)測(cè)原理主要有氨氣敏電極法、滴定法、納氏試劑分光光度法、水楊酸分光光度法和銨離子選擇電極法等，其次對(duì)于實(shí)驗(yàn)室國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法而言，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要有納氏試劑分光光度法、氣相分子吸收光譜法、水楊酸分光光度法和流動(dòng)注射法等。結(jié)合不同地區(qū)的水質(zhì)氨氮監(jiān)測(cè)工作情況，需要對(duì)不同的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行合理選擇，本文將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室納氏試劑分光光度法和在線監(jiān)測(cè)氨氣敏電極法、水楊酸分光光度法的比對(duì)實(shí)驗(yàn)，探究在線監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用價(jià)值[1]。

2 3 種氨氮監(jiān)測(cè)方法的原理分析

2.1 納氏試劑分光光度法

在納氏試劑分光光度法中，氨會(huì)和碘化鉀、碘化汞的堿性溶液發(fā)生反應(yīng)，對(duì)于生成的淡紅色絡(luò)合物而言，其色度會(huì)和氨氮的含量成正比，因此需要使用分光光度法完成氨氮測(cè)量，一般需要控制測(cè)量波長(zhǎng)在410～125 nm 之間，其反應(yīng)原理見(jiàn)公式（1）：

2.2 水楊酸分光光度法

在使用水楊酸分光光度法時(shí)，需要將樣品和定量的氫氧化鈉進(jìn)行融合，這時(shí)樣品中的銨鹽會(huì)不斷轉(zhuǎn)換為氨（氣態(tài)），同時(shí)氨氣會(huì)被水楊酸-次氯酸分解，在受到亞硝基鐵氰化鈉的影響下，生成銨鹽會(huì)和次氯酸離子、水楊酸鹽離子發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)藍(lán)色化合物，因此需要使用分光光度法完成氨氮的測(cè)量，其中最大的吸收波長(zhǎng)為698 nm，具體反應(yīng)原理為公式（2）：

2.3 氨氣敏電極法

在使用氨氣敏電極法時(shí)，需要向樣品中添加氫氧化鈉，混合均勻后，需要調(diào)節(jié)樣品的pH 值，一般要控制在12 左右，這時(shí)樣品中的銨鹽會(huì)反應(yīng)成氨氣，當(dāng)氨氣經(jīng)過(guò)半透膜進(jìn)入氨氣敏電極中后，會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，進(jìn)而改變電極中的平衡。pH 玻璃電極會(huì)對(duì)電極內(nèi)的電解液酸堿度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)會(huì)生產(chǎn)出跟銨離子濃度相關(guān)的輸出電壓，進(jìn)而有效獲知樣品中的氨氮濃度，具體反應(yīng)原理見(jiàn)公式（3）：

3 比對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 主要儀器選擇

首先，在水楊酸分光光度法中，儀器選擇為Endress+Hauser 在線氨氮分析儀，CA80AM，具體測(cè)量范圍為0.04～21 mg/L，具體檢出限為0.05 mg/L；其次，在氨氣敏電極法中，儀器選擇為美國(guó)HachAmtaxSC，具體測(cè)量范圍為0.04～21 mg/L，具體檢出限為0.02 mg/L；最后，在實(shí)驗(yàn)室國(guó)標(biāo)法的納氏試劑分光光度法中，儀器選擇為日本島津UV2700 紫外分光光度儀，具體測(cè)量范圍為-5～5Abs[2]。

3.2 對(duì)比方案設(shè)計(jì)

為了更清晰地完成3 種氨氮監(jiān)測(cè)方案的對(duì)比，具體需要通過(guò)以下幾方面因素分析3 種方法的氨氮監(jiān)測(cè)結(jié)果，分別是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢查、實(shí)際水體對(duì)比、硬度、懸浮物和氯等方面。需要注意的是，本次方案對(duì)比所使用的方法均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)核查

為了提高對(duì)比實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，需要3 種監(jiān)測(cè)方法對(duì)高質(zhì)量濃度（5.27±0.17 mg/L）和低質(zhì)量濃度（0.70±0.032 mg/L）的氨氮標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果3 種監(jiān)測(cè)方法都在可信范圍中，不過(guò)氨氣敏電極法比納氏試劑法和水楊酸法的分析結(jié)果低，存在著一定的測(cè)試值和真實(shí)值偏離現(xiàn)象，會(huì)降低一定的準(zhǔn)確率[3]。

4.2 實(shí)際水體比對(duì)

在線監(jiān)測(cè)一般用于地表水和污水處理排口處的檢測(cè)，結(jié)合相關(guān)監(jiān)測(cè)規(guī)定，需要選取高濃度的水樣結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，避免因?yàn)闇y(cè)試水樣濃度低于3 倍檢出限不能進(jìn)行結(jié)果對(duì)比。結(jié)合實(shí)驗(yàn)中的樣品精密度，都可以滿足實(shí)際要求，通過(guò)具體的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)水楊酸法的測(cè)定結(jié)果偏高，不過(guò)在水樣濃度降低時(shí)，納氏試劑法和氨氣敏電極法的測(cè)試結(jié)果類似，在水樣濃度提高時(shí)，納氏試劑法和水楊酸法的測(cè)試結(jié)果類似。

4.3 硬度的影響

在正常的水體中，Ca、Mg 等離子是常見(jiàn)的干擾物質(zhì)，所以在對(duì)比實(shí)驗(yàn)前要對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)添加酒石酸鉀鈉完成以上干擾物質(zhì)的掩蔽。需要注意的是，氨氮濃度一定時(shí)，水樣硬度會(huì)低于硬度限值，呈現(xiàn)的吸光度和硬度關(guān)系呈正比，當(dāng)硬度超過(guò)限值時(shí)，吸光度會(huì)明顯提高，當(dāng)硬度高于氫氧化鈣的溶解度時(shí)，氨氮測(cè)試會(huì)受到吸光度不穩(wěn)定的影響。結(jié)合表1 所示，低濃度的樣品中，檢測(cè)結(jié)果會(huì)隨著硬度提高而提高，水楊酸法和納氏試劑法的檢測(cè)數(shù)據(jù)提高不明顯，不過(guò)在高濃度的樣品中，檢測(cè)結(jié)果會(huì)隨硬度的提高而降低，其中在線監(jiān)測(cè)的水楊酸法和氨氣敏電極法的誤差較小。

表1 不同硬度對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響 mg/L

4.4 懸浮物的影響

結(jié)合污水處理廠和地表水懸浮物多的特點(diǎn)，會(huì)在濁度高下影響氨氮測(cè)量效果，需要對(duì)水樣預(yù)先進(jìn)行絮凝沉淀法處理。結(jié)合納氏試劑法而言，在不進(jìn)行沉淀處理下，會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)偏高的問(wèn)題，且在進(jìn)行沉淀處理后，為了避免過(guò)濾導(dǎo)致的氨氮滲出，需要使用氨水淋洗濾紙或者0.45 μm 的濾膜進(jìn)行過(guò)濾。通過(guò)測(cè)定沉淀樣品的測(cè)定值有著明顯降低，對(duì)于3 種測(cè)量方法而言，懸浮物對(duì)水楊酸法的影響較大，氨氣敏電極法和納氏試劑法的測(cè)量數(shù)據(jù)較為一致。

4.5 氯的影響

針對(duì)部分污水處理廠的處理工藝而言會(huì)使用ClO2，因此在使用納氏試劑法進(jìn)行氨氮監(jiān)測(cè)時(shí)，會(huì)受到余氯的影響，造成監(jiān)測(cè)偏差。通過(guò)硫代硫酸鈉可以降低余氯的影響，不過(guò)在處理水樣加入NaClO 后，納氏試劑法和水楊酸法的測(cè)定結(jié)果偏差不大，但氨氣敏電極法的測(cè)定結(jié)果卻遠(yuǎn)低于以上兩種方法的測(cè)定結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)氨氮在線監(jiān)測(cè)方法和實(shí)驗(yàn)室國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)3 種監(jiān)測(cè)方法各有缺點(diǎn)，為了提高對(duì)比的有效性，需要強(qiáng)調(diào)各方面的影響因素。從整體以上看，在線監(jiān)測(cè)方法無(wú)論在準(zhǔn)確度還是精密度上都滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)需求，跟常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果差別不大，且結(jié)合日常監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)看，在及時(shí)發(fā)現(xiàn)具有價(jià)值的數(shù)據(jù)下，還可以為污水處理工作提供數(shù)據(jù)參考。因此，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟成熟下，在線監(jiān)測(cè)方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)更具合理性和真實(shí)性，能為精細(xì)化的環(huán)境管理工作提供基礎(chǔ)條件，最終促進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作的有效進(jìn)行。