兩種常見總氮水質自動監測分析儀的數據干擾因素研究

兩種常見總氮水質自動監測分析儀的數據干擾因素研究

徐亮，魏宏農，鐘聲，郭蓉

(江蘇省環境監測中心， 南京210036)

摘要：選取江蘇省市場上兩種占有率較高的總氮水質自動監測分析儀，通過實測數據分析研究了造成總氮自動監測數據異常波動的主要干擾因素。結果顯示，島津TNP4110分析儀的總氮監測結果與水體濁度變化呈極顯著相關；DKK(哈希)NPW-150分析儀的總氮監測結果與水體濁度相關性不明顯，但總磷分析過后殘留的未清洗干凈的試劑易對總氮的監測結果產生干擾。結論為島津TNP4110總氮分析儀受濁度干擾，且濁度越高總氮監測結果越高；DKK(哈希)NPW-150總氮分析儀受總磷分析試劑的干擾。

關鍵詞：總氮；水質自動監測；干擾因素

作者簡介：徐亮(1981—)，男，江蘇南京人，碩士，工程師，主要從事環境監測，E-mail： xuliang@jshb.gov.cn

中圖分類號：X832

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.021

總氮是表征水體富營養化程度的重要指標之一，為及時掌握水體總氮污染程度，進而為環境管理部門的總氮污染防控工作提供技術支撐，對總氮開展自動監測監控已勢在必行。目前，江蘇省僅在太湖流域就已建成100余個水質自動監測站，初步形成了江蘇省太湖流域水質自動監控站網系統，各市也根據具體情況發展了本地方的自動預警監測系統，廣泛用于交界斷面監測、飲用水源監測、區域補償監測、預警監測[1-2]。這些水質自動監控系統中使用的總氮水質自動監測分析儀以總氮、總磷一體機為主，如NPW-150型(美國哈希，原日本DKK)、TNP4110型(日本島津)、TPNA-300型(日本horiba)、LFTN(P)-DW型(湖南力合)、TPN-2000型(聚光科技)等。在國內地表水質自動預警監測系統中，以上品牌均有一定的市場份額，但仍以進口品牌儀器為主，其中NPW-150型、TNP4110型份額較大，達到90%以上[3]。

江蘇太湖流域水質自動站使用的總氮自動監測儀主要為NPW-150型和TNP4110型兩種，約各占50%。兩種儀器的分析方法原理與實驗室測試方法的原理基本相同，其優點是穩定性較好，但當夏季流域暴雨或河道整治水質異常混濁時，自動監測數據與實驗室手工數據差異較大，表明濁度對總氮的監測結果有較大影響，且對這兩種儀器測定結果的影響也不盡相同[3-4]。本文選擇江蘇省太湖流域較有代表性的水質自動站的連續實測監測數據，分析了造成總氮自動監測數據異常波動的主要干擾因素。

1兩種總氮水質自動監測分析儀對比

1.1　儀器性能參數對比

兩種儀器性能及各項參數情況見表1。

表1　TNP4110型和NPW-150型儀器對比

1.2　儀器工作原理1.2.1　TNP4110型

1.2.2　NPW-150型

在樣品中加入過硫酸鉀溶液，120℃加熱30 min，把氮化物轉化為硝酸根離子，然后把樣品放到酸性溶液中，測量220 nm處紫外吸收值，計算總氮濃度。

2數據干擾分析

2.1　TNP4110型

江蘇省太湖流域X水質自動站的連續監測數據分析結果見圖1。X站點使用的總氮分析儀為TNP-4110型，使用SPSS軟件分析圖1中總氮和濁度的相關性，發現兩組數據呈極顯著相關(P<0.01)。由此可以得出TNP4110型總氮分析儀數據受濁度干擾很大。

分析濁度對總氮數據造成干擾的原因可能是TNP4110總氮分析儀在將實驗室分析方法自動化的同時，考慮到其在線性，有些分析步驟和實驗室方法會存在一定差異。TNP4110型總氮分析儀將樣品消解氧化后，儀器法冷卻沉淀約10 min后進行比色，比色時樣品溫度為40～50℃；而國標法[5]先自然冷卻至室溫20℃，后稀釋定容，冷卻沉淀時間較短可能造成樣品混濁度較高，干擾測定；另外，遇到消解后有沉淀的樣品，實驗室可采用沉降、離心等辦法去除沉淀，而儀器則無法自動判斷或采取措施。

2.2　NPW-150型

江蘇省太湖流域Y水質自動站的連續監測數據分析結果見圖2和圖3。Y站使用的總氮分析儀為NPW-150型，圖2的連續監測結果顯示，該站點總氮數據長期異常波動，但濁度與其監測數據無明顯相關性。將該站于4月22日暫停使用總磷模塊，僅監測總氮，發現總氮出值平穩。

圖1　濁度對TNP4110型總氮分析儀測量的影響 Fig.1　The effect of turbidity on the measurement of Shimadzu TNP4110

圖2　濁度對NPW-150型總氮分析儀測量的影響 Fig.2　The effect of turbidity on the measurement of DKK NPW-150

圖3　總磷試劑對NPW-150型總氮分析儀測量的影響 Fig.3　The effect of total phosphorus analytical reagent on the measurement of DKK NPW150

與TNP4110總氮分析儀不同，NPW-150型采用與實驗室方法類似的高溫高壓氧化法對樣品進行消解；其次，采用了國標法的吸光度折算方法，按A=A220-2A275校正后的吸光度，定量得到總氮濃度。此外NPW-150型的管路系統與TNP4110型明顯不同，采用的是注射器式的進樣方式，相對容易因管路堵塞和漏氣出現試劑殘留現象。

3結論與建議

島津TNP4110分析儀的總氮監測結果與水體濁度變化呈極顯著相關，濁度值越高時，總氮濃度越高。DKK(哈希)NPW-150分析儀的總氮監測結果與水體濁度相關性不明顯，但受總磷分析試劑干擾較大。

建議在今后的總氮自動分析儀器的升級改進過程中，島津TNP4110分析儀應盡量在前處理單元就排除濁度對測量的影響，儀器最好安裝有濁度干擾排除的功能；DKK(哈希)NPW-150分析儀應避免選用會干擾總氮測量的試劑和模塊。

參考文獻(References)：

[1]黃衛, 陳鳴, 徐亮. 太湖梅梁灣水環境監控預警體系研究[J]. 環境監控與預警, 2009(1): 6-9.

[2]王俊. 濁度對其他水質指示的影響[J]. 科技與企業, 2012(4): 321.

[3]李軍, 陳程. 總氮總磷在線自動監測儀的現狀與問題[J]. 中國環境監測, 2013, 29(2): 156-158.

[4]劉京, 馬維琦, 陳光, 等. 在線自動監測儀與實驗室國標方法測定地表水中總氮的比對分析[J]. 中國環境監測, 2007, 23(2): 37-39.

[5]環境保護部. HJ 636—2012水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[S]. 北京: 中國環境出版社, 1989.

Study on Data Interference Factors of Two Common Types of Water Quality

Automatic Analyzers for Monitoring Total Nitrogen

XU Liang, WEI Hong-nong, ZHONG Sheng, GUO Rong

(Jiangsu Environmental Monitoring Center, Nanjing 210036, China)

Abstract:The paper chooses two dominant types of water quality automatic analyzers for monitoring total nitrogen (TN) in Jiangsu market to study major interference factors that lead to the abnormal data fluctuation. The results show that the TN monitoring data of Shimadzu TNP-4110 correlates highly significantly with the turbidity variation; there is no significant correlation between the TN monitoring data of DKK NPW-150 and the turbidity, but the residue reagent after analyzing total phosphorus (TP) is easy to interfere the result of TN monitoring data. It can be concluded that the monitoring results of Shimadzu TNP-4110 are affected by turbidity, and the TN monitoring results rise as the turbidity increases; the monitor results of DKK NPW-150 are affected by TP analytical reagents.

Key words: total nitrogen; water quality automatic monitoring; interference factors