海水中氨氮連續檢測的方法研究

劉增東 徐滋秋

摘 要：文章介紹一種新型的海水氨氮連續監測儀，該儀器利用氨反應器銨鹽轉化為氨，氨氣在載氣的帶動下進入冷凝氣液分離器，氨氣脫水后與酸試劑反應轉化為銨鹽，再注入電導檢測器測定，再利用氨氮濃度與電導率值存在良好的線性關系，從而計算出海水中的氨氮濃度。該方法徹底解決了海水中金屬離子、氯離子等干擾物質對監測結果的影響。

關鍵詞：氨氮；海水；電導法

1 概述

我國近年來隨著工業化的快速發展，環境污染越來越嚴重。大氣層、空氣和水等都受到了不同程度的破壞。以海水為例，由于工業廢水和生活污水的大量排放，其水質不斷惡化，海洋水生生物日益減少，有些已瀕臨滅絕。海水中氨氮是水生植物生長所必需的重要營養鹽之一，但含量過高時，水體中植物與藻類迅速繁殖，發生富營養化現象，一些藻類會產生令人厭惡的氣味，破壞水質。會導致魚類死亡，是海水浮標在線、實時在線、赤潮等幾乎所有檢測規范中的必測項目。由于環境保護措施跟不上經濟的快速發展，我國近海海域的氨氮濃度越來越高，污染事故、赤潮頻發。為扭轉海洋環境質量下降趨勢，環境監測從數月一次到數日一次，每日檢測一次到幾次。

目前對海水中氨氮監測方法包括：分光光度法[1]、選擇電極法[2]等。由于中國的水質較差，電極失效快，維護費用高。目前國內氨氮自動測定儀可以分析江河湖泊等地表水的氨氮濃度，但不能測定海水中的氨氮含量，更不能實現海水氨氮在線自動連續監測。現有的海水檢測儀器檢測過程中使用微米級過濾器過濾水樣，氨氮物質損失較多、測定值偏低。

文章所研究的監測儀以堿試劑與海水樣品連續注入加熱至90℃的氨反應器混合反應將游離氨[3]、銨鹽轉化為氨，氨氣在載氣的帶動下進入冷凝氣液分離器，氨氣脫水后與酸試劑反應轉化為銨鹽，再注入電導檢測器測定，計算出海水中的氨氮濃度。這種方法克服了海水中金屬離子、硫化物、醛類、酮類、顏色、渾濁、懸浮油類與微粒或其它物質，甚至水蒸氣或水汽對氨氮測定的影響，可以長時間可靠地測定海水中的氨氮濃度。

2 儀器的工作原理

該監測儀主要由氨發生器、氣-液分離器、氨吸收器、電導檢測器、數據處理器及顯示器等六部分組成。

采樣器和分別把過濾器和試劑瓶中的待測水樣和堿試劑注入氨發生器；水中的流游氨和銨鹽在90℃和NaOH的作用下轉化為氫氧化銨，氫氧化銨不穩定又分解為氣態氨。

注：Me為各種酸根

以處理后壓縮空氣作為載氣經流量計進入氨發生器并把轉化分解的氣態氨帶至氣/液分離器；氣態氨中的微量水汽在2℃的低溫冷凝器凝結成水與氣態氨分離。脫除水分的氣態氨由載氣帶至氨吸收器與酸試劑混合、反應，轉化為硫酸銨。

2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4

硫酸銨與載氣分離后進入電導率檢測器測定，以吸收氣態氨之前的硫酸和吸收氣態氨之后的硫酸銨之電導率變化計算待測水樣中的氨氮濃度。

吸氨前離子為：

H2SO4→2H++SO■■

吸氨后離子為：

（NH4）2SO4→2NH■■+SO■■

H+與NH■■的當量電導不同，當電導池結構、氣/液比恒定時，在一定范圍內電導率的變化僅與氣體中NH3的濃度成正比，因此測定硫酸溶液電導率的變化即可測得待測水樣中氨氮濃度。

3 監測結果

3.1 不同氯化銨溶液電導率的測定

為驗證儀器的準確性，將氯化銨試劑配成0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.

6，0.7，0.8，0.9，1.0mg/L，共計11種不同質量濃度的溶液，利用儀器自動采樣功能對這一系列濃度的氯化銨溶液的電導率進行測定，測定結果如表所示。

圖1 電導率與氨氮濃度相關性分析

對實驗數據的處理采用基于最小二乘法的直線擬合方法，獲得的直線方程為y=12.8+10.6*x，相關系數R2高達0.994，這說明樣品溶液中氨氮的濃度與溶液的電導率信號值存在良好的線性關系。

3.2 不同濃度的氨氮濃度的測定

為了更好的驗證儀器的在實際應用中的準確性，特選取不同點位的19份海水樣品，采用儀器檢測和國標方法進行比對，兩種方法最終結果，如圖2所示。

圖2 兩種監測方法對比

圖2中A為氨氮檢測結果，B為分光光度法氨氮檢測結果，兩組數據的相關性R2高達0.994，這說明這兩種監測方法的監測結果具有一致性，同時也說明了該氨氮監測儀檢測結果的準確性。

4 結束語

文章所研究的氨氮監測儀采用氨反應器混合反應將游離氨、銨鹽轉化為氨，氨氣在載氣的帶動下進入冷凝氣液分離器，氨氣脫水后與酸試劑反應轉化為銨鹽，再注入電導檢測器測定，計算出海水中的氨氮濃度。這種檢測方法能夠克服海水中金屬離子、氯離子、顏色等干擾物質的影響，可以長時間可靠地測定海水中的氨氮濃度。

參考文獻

[1]楊梅.水中氨氮納氏試劑分光光度法測定與改進[J].科技信息，2009，35.

[2]余美瓊，洪新藝，王碧玉.離子選擇電極法測定氨氮濃度[J].福建分析測試，2006，15（3）

[3]陳靜，徐滋秋，付萬年，等，電導法氨氮自動連續監測儀的設計與研究[J].儀表技術，2010，12.

作者簡介：劉增東，男，籍貫：山東省蓬萊市，現職稱：工程師，學歷：博士，研究方向：環境檢測技術。