地表水中總氮檢測方法的改進(jìn)分析

何松柳

（中建川洪國際建設(shè)有限公司，四川 南充 637000）

水體中有機(jī)氮和無機(jī)氮的總和被稱為總氮，總氮作為一項(xiàng)重要監(jiān)測指標(biāo)，能夠很好地反映水體的富營養(yǎng)化程度和受污染程度。當(dāng)農(nóng)田排水、生活污水以及含氮工業(yè)廢水大量排放至水體中時，水體中的有機(jī)氮和各類無極氮化合物的含量就會出現(xiàn)明顯上升，使得水體中一些生物和微生物類會迅速繁殖，導(dǎo)致水中溶解氧被大量消耗，水體質(zhì)量不斷惡化。當(dāng)河流或湖泊等的氮、磷類物質(zhì)含量超出一定標(biāo)準(zhǔn)時，就會出現(xiàn)浮游植物過于旺盛的情況，造成水體的富營養(yǎng)化[1-3]。納氏試劑分光光度法是現(xiàn)階段國際上用于測定氨氮最常用的一種方法，而堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法則是對總氮進(jìn)行測量的一種方法。然而，在具體的檢測過程中，一旦檢測水樣存在成分過于復(fù)雜或氨氮含量過高等情況，就有很可能出現(xiàn)水樣中氨氮濃度超出總氮濃度的現(xiàn)象。本文主要針對出現(xiàn)此類現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，并借助TOC/TN分析儀進(jìn)行檢測，所測數(shù)據(jù)可靠性較高。

1 原因分析

首先，利用堿性過硫酸鉀作為消解液對總氮進(jìn)行消解，水樣中的氨氮與堿性過硫酸鉀內(nèi)的堿會產(chǎn)生反應(yīng)，生成氨水[4-5]。氨水揮發(fā)后產(chǎn)生氨氣和水，使得總氮測定結(jié)果下降。該化學(xué)反應(yīng)方程式為：

由式（1）、式（2）不難發(fā)現(xiàn)，在總氮測定過程中，氨氮含量過高會對氨水的生產(chǎn)和氨氣的揮發(fā)造成直接影響，從而導(dǎo)致總氮測定結(jié)果降低。

2 改進(jìn)方法

2.1 儀器

儀器為德國耶拿分析儀器股份公司生產(chǎn)的耶拿multi N/C 2100/2100分析儀，并配置自動進(jìn)樣器。

2.2 儀器原理

直接將樣品填充到反應(yīng)管高溫區(qū)中（爐溫最高可達(dá)950℃），在該區(qū)域內(nèi)，載氣流中樣品會出現(xiàn)氧化反應(yīng)和高溫催化反應(yīng)，含氮化合物在消解作用下會轉(zhuǎn)化為NO，而NO氣體冷卻在旋管冷凝器中后，TIC冷凝管內(nèi)的冷凝水會和測定用氣體分離，通過干燥、去除腐蝕性氣體，利用NO檢測器測定NO氣體[6-7]。對氮氧化物濃度每秒重復(fù)進(jìn)行多次測定，獲得隨時間變化的信號峰圖，最后利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算其氮含量。

此種方法適用于檢測各類復(fù)雜水樣，由于不需要添加化學(xué)試劑，因此該方法具有環(huán)境效益突出、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

配置總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度分別為0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、30.0 mg/L，利用自動進(jìn)樣針固定其體積，每次進(jìn)樣500 μL并進(jìn)行分析，根據(jù)質(zhì)量及其相應(yīng)面積進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制（見圖1），相關(guān)系數(shù)0.997，線性關(guān)系良好。

圖1 總氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

3 結(jié)果與討論

采用國標(biāo)方法、TOC/TN分析儀分別對203224總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品、200552氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品以及含有較高氨氮的1#、2#、3#、4#、5#復(fù)雜地表水水樣進(jìn)行測定，具體測定結(jié)果如表1所示。

表1 國際方法與分析儀方法測定樣品的具體結(jié)果

在標(biāo)準(zhǔn)樣品方面，總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品203224真值處于（1.33±0.09）mg/L范圍內(nèi)，而氨氮標(biāo)準(zhǔn)樣品200552真值處于（8.75±0.35）mg/L范圍內(nèi)[8]。由表1可以發(fā)現(xiàn)，氨氮測定采用納氏試劑分光光度法、總氮濃度測定采用國標(biāo)法堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，同時結(jié)合TOC/TN分析儀對總氮濃度進(jìn)行測定的結(jié)果均為有效、準(zhǔn)確。然而，針對氨氮濃度含量較高的復(fù)雜水樣，采用國標(biāo)法可能會出現(xiàn)氨氮濃度高于總氮濃度的情況，采用TOC/TN分析儀可以有效避免該現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)完全消解[9-10]。5個地表水樣的加標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，氨氮、TOC/TN分析儀對加標(biāo)的回收率都能保持在95%～105%，證明氨氮和TOC/TN分析儀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效。

表2 氨氮、總氮加標(biāo)結(jié)果

4 結(jié)論

環(huán)境監(jiān)測站主要負(fù)責(zé)水質(zhì)分析，必須時刻關(guān)注區(qū)域用水資源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完善水質(zhì)監(jiān)測體系其重要工作。傳統(tǒng)的總氮測定方式通常以鎘還原法、硝酸根電極法等為主，不但流程復(fù)雜，而且測定結(jié)果缺乏準(zhǔn)確度。倘若氨氮測定采用納氏試劑分光光度法、總氮濃度測定采用國標(biāo)法堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，同時結(jié)合TOC/TN分析儀對總氮濃度進(jìn)行測定，那么結(jié)果均為有效、準(zhǔn)確。針對氨氮濃度含量較高的復(fù)雜水樣，采用國標(biāo)法可能會出現(xiàn)氨氮濃度高于總氮濃度的現(xiàn)象，而采用TOC/TN分析儀可以有效避免該現(xiàn)象。與國標(biāo)法相比，采用TOC/TN分析儀測定主要具有以下優(yōu)勢：可以有效規(guī)避國標(biāo)法中樣品不完全消解現(xiàn)象，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性；配備自動進(jìn)樣器，可有效縮短試驗(yàn)時間，提高試驗(yàn)效率，適用于大批量水樣的處理；在具體分析時無需添加化學(xué)試劑，不會與有毒有害試劑產(chǎn)生接觸，從而節(jié)省成本，保護(hù)環(huán)境。