垃圾滲濾液中總氮指標測定的質量控制及分析

張哲麟 劉月曼 王榮娟 郭會超 肖麗萍

摘要：針對生活垃圾滲濾液這類碳氮比（C/N）低、成分復雜的高濃度廢水中總氮指標的測試，圍繞環境保護監測領域使用最廣泛的堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，研究了從實驗監測環境、化學試劑、人員操作等方面對測定結果的影響，分析了在220nm和275nm處紫外光區有吸收的干擾離子對該類水測定結果的影響。通過加標回收、第三方實驗室采用不同檢測方法平行樣測定等手段表明對實驗過程關鍵點的控制能夠很好地保障數據的準確性，在分析檢測數據得到很好的質量控制的前提下，進一步開展了水樣中含有鹽分時對TN測定結果的影響，發現水樣中碳酸鹽會貢獻TN值、鐵鹽及鉻鹽的存在會使TN測定值偏低。

關鍵詞：垃圾滲濾液;總氮;紫外分光光度法;質量控制;干擾因素

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.064

Determination of total nitrogen index in landfill leachate：quality control and analysis

Zhang Zhelin1，Liu Yueman1，Wang Rongjuan1，Guo Huichao1，Xiao Liping2

（1.Hunan Capital Investment Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410007，China;2.Zhuzhou Capital Water Co.，Ltd.，Zhuzhou Hunan 412000，China）

Abstract：The total nitrogen index test aims at high-concentration wastewater with low carbon to nitrogen ratio （C / N） and complex composition such as landfill leachate.Based on the most widely used alkaline potassium persulfate oxidation ultraviolet spectrophotometry in the field of environmental protection monitoring， the influence of the experimental environment，chemical reagents， personal operation and other aspects on the measurement results was studied， and The influence of the interference ions absorbed in the ultraviolet region at 220nm and 275nm on this type of water were analyzed.By means of standard recovery and a third-party laboratory using different detection methods for parallel sample determination， it is shown that the control of key points in the experimental process can ensure the accuracy of the data. Under the premise of obtaining good quality control when analyzing the test data， the influence of salt in the water samples on the TN measurement results was further developed， and it was found that the carbonate in the water samples will contribute to the TN value， and the presence of iron and chromium salts will make the TN measurement value lower.

Key words：Landfill leachate;Total nitrogen;Ultraviolet spectrophotometry;Quality control;Interferences

垃圾滲濾液作為垃圾衛生填埋的產物是一種有毒有害高濃度物質，若不妥善處理會對環境造成二次污染[1]。總氮作為污染物主要指示指標，廣泛采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法進行測定，該方法具有易于操作，步驟簡單，使用藥劑少的優勢，但是由于測定過程中氧化分解的產物需在雙波長下進行測定[2]，易出現有機物消解不完全、空白值高、測定誤差大的問題。本研究針對垃圾滲濾液這類碳氮比（C/N）低、成分復雜的高濃度廢水中總氮指標的檢測進行了探索，從實驗室環境、試劑選擇、其他雜質的干擾等方面開展質量控制和分析，為該類水體總氮的質量控制及工藝分析提供探索思路。

1 關鍵影響因素的質量控制

1.1 實驗環境的控制

總氮的檢測對實驗室環境要求敏感，實驗用水的電導率需控制在10?s/cm以內，實驗所用的玻璃器皿應用鹽酸或硫酸溶液浸泡，自來水沖洗再用無氨水沖洗數次，且器皿倒掛沒有水珠。同時高壓滅菌器應每周清洗。

1.2 主要試劑的控制

化學試劑的選擇非常關鍵，特別是氫氧化鈉和過硫酸鉀試劑廠家及純度對標準曲線的影響非常大。氫氧化鈉產品成分總氮含量需滿足小于0.0005%的要求。過硫酸鉀采用德國默克的分析純試劑可保證空白值低、曲線穩定。在溶液配制過程中需注意以下幾點：（1）堿性過硫酸鉀溶解時，水溫需控制在60oC以下，在常溫下保存不能超過一周，宜現配現用;（2）氫氧化鈉應冷卻至室溫后，方能將其與過硫酸鉀混合、定容。

1.3 儀器設備的質量控制

總氮檢測消解時樣品應單獨消解，分析過程中必須保證密閉的消解空間，消解時，從溫度升至122℃開始計時，消解時間為30min。消解完成后，自然降壓至0 Pa方可取出樣品，樣品要趁熱搖勻，并自然冷卻至室溫，不可采用物理手段驟降溫度，否則壁上會有白色物質，影響測定結果。

1.4 比色時的質量控制

在220nm和275nm雙波長測定時，先一次性將樣品在275nm的吸光值進行測定，再測定樣品在220nm處的吸光度值，可以避免波長切換對測定結果產生干擾，也可減少一些氯族離子等雜質在紫外光區吸收影響測定結果準確度[3]。另外，在275nm波長下測定時，如果出現負吸收值，必須重新調零。

1.5 數據準確性的質量控制

通過以上方式若在測定過程中仍然會出現空白值高的現象，可以采用稍微增加1+9鹽酸的加入量來消除相關干擾，把空白值控制在較低范圍，除了對以上要點進行質量控制，我們還參照水質分析質量控制的相關文獻[4]，采用不同檢測人員平行做樣排除人為誤差;通過平行樣測定、做樣品時帶已知濃度的標樣、加標回收、樣品留存與第三方檢測機構采用氣相分子吸收光譜法的檢測結果比對等質控手段驗證了實驗結論，全方位保障了數據的精密度與準確度。

2 其他成分對總氮測定值的影響

由于國內垃圾不像國外某些城市那樣經過嚴格的分類和篩選，垃圾滲濾液的成分也更復雜[5]，含有六價鉻離子、三價鐵鹽、氯族離子、碳酸鹽及碳酸氫鹽等離子，這些離子按照HJ 636-2012紫外分光光度法對干擾因素進行消除后，仍然對總氮檢測值有一定的影響[6-7]。

2.1 碳酸鹽對測定結果的影響

量取25mL碳酸鹽濃度為1mg/L、5mg/L、10mg/L、100mg/L、

1 000mg/L的溶液于25mL具塞磨口比色管中，使用10mm的石英比色皿，在紫外分光光度計上，以水做參比，分別于波長220nm和275nm處測定吸光度。同時做試劑空白和平行樣。

通過以上實驗證明，水樣中碳酸鹽含量為1 000mg/L時，對TN測定值的貢獻值為3.11mg/L。

2.2 鐵鹽、六價鉻鹽對總氮測定的影響

量取25mL鐵鹽和鉻鹽濃度為1mg/L、5mg/L、10mg/L、100mg/L、1000mg/L的溶液于25mL具塞磨口比色管中，使用10mm的石英比色皿，在紫外分光光度計上，以水做參比，分別于波長220nm和275nm處測定吸光度。通過以上燒杯實驗證明，水樣中三價鐵鹽和六價鉻鹽存在會使TN的測定結果偏低。

2.3 鐵鹽、鉻鹽的存在使總氮測定值降低的驗證

對混合液進行測定，實驗測得加入1 723mg/L的鐵鹽后總氮為濃度從1 000mg/L降至870mg/L，假設總氮濃度降低按約150mg/L計，每單位的三價鐵可使總氮濃度降約0.088mg/L。基于實驗結果，配置總氮濃度為100mg/L，三價鐵鹽濃度為1 100mg/L的混合溶液，通過在不同稀釋倍數時測定溶液的總氮值實驗，對以上結論進行進一步的驗證。

在實驗過程中出現以下現象，當混合液稀釋倍數低時，由于混合水樣中鐵鹽含量太高，三價鐵鹽會與堿性過硫酸鉀中的氫氧根反應，生成氫氧化鐵紅色沉淀，加入鹽酸后該物質又與鹽酸發生部分反應，檢測液呈現紅色渾濁，隨著稀釋倍數的增加，鐵鹽含量在混合水樣中的濃度降低，沉淀逐漸減少，在稀釋100倍時只有少許沉淀，當稀釋倍數增至200倍時，溶液顏色偏黃外肉眼未見明顯沉淀。

以上實驗證明，當混合水樣中總氮濃度為100mg/L三價鐵鹽

1 100mg/L時，總氮濃度的測定值的直觀測定結果降至10mg/L以內，進一步說明水樣中鐵鹽的存在會使總氮測定結果偏低。

3 結論

對于垃圾滲濾液、工業廢水等這種碳氮比（C/N）低成分復雜的高濃度廢水，通過控制實驗室環境、主要試劑、儀器設備、實驗操作等質量控制的關鍵點，保障該類水總氮指標檢測數據的準確性和穩定性，掌握該類水中碳酸鹽會貢獻TN值、鐵鹽及鉻鹽的存在會使TN測定值偏低的結果，為垃圾滲濾液課題中試研究問題分析提供思路，更精準的掌握處理系統的真實生化狀況，在該類水處理方面有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]任海燕，韓磊，康永禮，等.垃圾滲濾液處理工藝設計及難點分析[J].中國給水排水，2016，32（14）：56-59.

[2]郭姿珠，鄧飛躍，雍伏曾.水中總氮測定方法的改進[J].中國給水排水，2007，23（22）：82-84

[3]孟憲春，朱春媛，陳學玲.堿性過硫酸鉀法測定總氮常見問題與解決辦法[J].環境科學與管理2010，35（5）：126-128

[4]中國環境監測總站.環境水質監測質量保證手冊（第2版）[M].北京：化學工業出版社，1994.

[5]蔣海濤，周恭明，高廷耀.城市垃圾填埋場滲濾液的水質特性[J].水污染防治，2002，281（111）32-34.

[6]駱佳慧，王海宏，屠偉斌，等.水中總氮測定中的干擾影響和消除分析研究[J].資源節約與環保，2019（4）：58-59.

[7]黃文婷，周俊，張奇磊.水體中總氮測定的影響因素及方法改進[J].環境監控與預警，2017，9（6）：45-47.

收稿日期：2020-09-21

作者簡介：張哲麟（1967-），男，漢族，碩士研究生，高級工程師，研究方向為高濃度廢水處理。