TOC／TN分析儀測定水質中總氮的方法研究及應用

馮燁王逸璇屈曉芳楊霞冉照寬

（1.中國石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院；2.中國石油冀東油田分公司開發技術公司）

TOC／TN分析儀測定水質中總氮的方法研究及應用

馮燁1王逸璇2屈曉芳2楊霞2冉照寬2

（1.中國石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院；2.中國石油冀東油田分公司開發技術公司）

目前測定水中總氮（TN）含量采用的是HJ636—2012《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》，其實驗條件要求較為苛刻。用TOC／TN分析儀測定水質中總氮含量，測定樣品的相對標準偏差為0.72%～4.64%，加標回收率為97.5%～103.0%，測定標準樣品的相對誤差為-4.33%～7.00%，精密度、準確度均能達到標準要求。該方法簡化了實驗步驟，提高了工作效率，可代替標準方法。

水質；總氮；紫外分光光度法；TOC／TN分析儀；精密度；準確度

0 引 言

在地表水、地下水、工業廢水和生活污水中，氮以亞硝酸鹽、硝酸鹽、無機銨鹽、溶解態氮等無機態氮和蛋白質、氨基酸、尿素等有機態氮形式存在。總氮（TN）是指水質中所有含氮化合物的總和，即亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態氮及有機含氮化合物中的氮的總和［1］。TN是反映水質污染程度，衡量水質、水體富營養化程度的重要指標之一［2］。為了保護水資源，控制水質質量，我國已將水的TN含量列入正式的環境監測項目，制訂了環境質量標準和污水排放標準，作為水質評價的重要指標［3-4］。目前測定水中TN含量采用的是HJ636—2012《水質TN的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（以下簡稱標準），雖然其操作步驟較為簡單，但實驗條件要求較為苛刻。本文采用TOC／TN分析儀測定水質中TN含量，確保了測定數據的準確度和精密度，簡化了實驗步驟，提高了工作效率。

1 環境標準中水質中TN測定存在的問題

過硫酸鉀試劑的質量 標準中要求使用的過硫酸鉀試劑含氮量應小于0.0005%，我國大部分廠家生產的試劑未達到要求［5-6］。

堿性過硫酸鉀配制過程中的影響 溫度過高會導致過硫酸鉀分解失效，因此要控制水浴溫度在60℃以下，而且應待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，再將其與過硫酸鉀混合，然后應緩慢加水同時攪拌，防止氫氧化鈉放熱使溶液溫度過高引起局部過硫酸鉀失效［5］。堿性過硫酸鉀溶液的存儲條件 過硫酸鉀易吸潮，放出氧氣，應存放于聚乙烯瓶中，避免與還原性物質、硫、磷等混合存放。

消解過程 由于在堿性介質下，消解易產生氨氣，使TN的測定結果偏低。

實驗用水 為了避免水中有機物的影響，應選用無氨水。

玻璃器皿的純凈度 所有的玻璃器皿應先用（1+9）鹽酸浸泡后，再用無氨水沖洗數次，才能使用，否則會造成空白值及平行性較差。

實驗環境 TN分析應在無氨的環境中進行，應避免與氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮等實驗項目同處一室。人員操作 人員操作不規范。

2 TOC／TN分析儀測定水質中TN

2.1 TOC／TN分析儀工作流程

TOC／TN分析儀工作流程如圖1所示。

圖1 TOC／TN分析儀工作流程

2.2 測定TN的工作原理

測量采用燃燒氧化-化學發光法。

TNM-1中的臭氧發生器使用電火花在50℃從作為載氣的空氣中產生O3，NO被O3激發成NO2：

當NO2返回到基態時，將發射光（590～2500 nm），由化學發光檢測器（硅光二級管檢測器）測定。

2.3 最佳實驗條件

氧氣壓力0.2～0.4MPa；進樣體積300μL；根據待測試樣特性編輯其所需的最大吹掃時間為120s；選擇積分時間為200s；調節自動進樣器的進樣位置及進樣深度（X=85mm，Y=470mm，Z=1335mm）；流量進出保持在160±10mL／min；爐溫800℃。

2.4 繪制標準曲線

根據標準方法要求，配制系列標樣濃度，利用TOC／TN分析儀測定的標準曲線，如圖2所示。由圖中的標準曲線信息可看出，TOC／TN分析儀測定TN標準曲線的相關系數r為0.99964，符合標準中相關系數的要求［5］。

圖2 TOC／TN分析儀繪制標準曲線

2.5 精密度

表1中列出了不同類型樣品測定數據的相對標準偏差。由表1中數據可看出，相對標準偏差0.72%～4.64%，符合標準中規定的當樣品TN含量≤1.00mg／L時相對標準偏差≤10%、TN含量＞1.00mg／L時相對標準偏差≤5%的要求［5］。

表1 測定結果的精密度

為了確保實驗數據的準確可靠，標準中規定，每批樣品需測定一個標準曲線中間點。本次實驗選擇測定標準點濃度為3.00mg／L的標準溶液，由表1可看出測定結果為3.22，計算得出相對誤差為7.33%。結果滿足標準中相對誤差≤10%的要求［5］，證明TOC／TN分析儀測定TN所得分析結果可靠。

2.6 準確度

由于不同類型水樣中TN含量不同，環境標準檢測方法的測定范圍為0.05～7.00mg／L，而冀東油田各類水中TN的最低含量在0.5mg／L左右，為了驗證實驗數據的準確度，選擇了濃度范圍為0.100～7.00mg／L的標準樣品，數據如表2所示。由表2數據可看出，測定標準樣品的相對誤差為-4.33%～7.00%，符合《水和廢水監測分析方法（第四版）》（增補版）中關于標準樣品濃度小于1.00mg／L的相對誤差在±10%以內，大于1.00mg／L的標準樣品的相對誤差在±5%以內的規定［2］。

2.7 加標回收率

表3中列出了生化水、地下水、生活污水等不同類型樣品的加標回收率實驗數據。由表3數據可看出，樣品的加標回收率為97.5%～103.0%，符合標準中加標回收率為90%～110%的要求［5］。

表2 測定標準樣品的相對誤差

表3 測定樣品的加標回收率

3 應 用

隨著石油的大力開采，冀東油田生活污水及工業廢水產生量急劇增加，水中有機氮和無機氮化合物含量增加，會造成生物和微生物類的大量繁殖，消耗水中的溶解氧，使水體質量惡化，水中含氮、磷量較高時，會使浮游生物大量繁殖，出現富營養化狀態。因此定期監測地表水、地下水中的TN，了解并掌握TN變化情況，為避免TN污染給周圍環境及人員造成危害具有重要意義。采用TOC／TN分析儀測定地表水、地下水及生活污水的結果見表4。

表4 TOC／TN分析儀現場應用測定結果

4 結 論

測定TN標準曲線的相關系數r大于0.999，符合相關系數要求。

小于1.00mg／L標準樣品的相對誤差為-4.33%～7.00%，大于1.00mg／L的標準樣品的相對誤差為-0.46%～3.33%。

測定樣品的相對標準偏差為0.72%～4.64%，測定標準點濃度為3.00mg／L的標準溶液相對誤差為7.33%，測定樣品加標回收率為97.5%～103.0%。

采用TOC／TN分析儀測定TN精密度、準確度、加標回收率均符合HJ636—2012《水質TN的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》要求，可替代標準方法。

◆TOC／TN分析儀運用了先進的自動進樣器，自動計算最優的進樣體積，自動進樣前用樣品清洗，防止記憶效應，自動進行重復分析，重現性好，能減少操作誤差、節省人力。

使用TOC／TN分析儀測定水質中TN，能確保數據準確度，提高工作效率，對及時了解生化水、地下水、地表水、生活污水中TN含量的變化，監測水體受污染程度具有重要意義。

［1］ 郭姿珠.水體中總氮測定方法的研究[D].長沙:中南大學,2008.

［2］ 國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法(第四版增補版)[M].北京:中國環境科學出版社,2002.

［3］ 劉宏欣,張軍,王伯光,等.水中總氮的無損快速分析[J].光學精密工程,2009,17(3):525-530.

［4］ 張佳雨,姜曄.水中總氮測定相關問題探討[J].黑龍江科技信息,2010(30):13.

［5］ HJ636—2012水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[S].

［6］ 林曉利.測定水中總氮時若干問題的探討[J].黑龍江環境通報,2007,31(1):62.

（編輯 石津銘）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.03.014

：1005-3158（2015）03-0040-03

2014-08-22）

馮燁，2009年畢業于湖南科技大學生物工程專業，現在中國石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院從事油田化學研究工作。通信地址：河北省唐山市路北區光明西里冀東油田鉆采工藝研究院，063004