探討污水監(jiān)測(cè)中氨氮比總氮高的原因

摘要：實(shí)驗(yàn)室在監(jiān)測(cè)污水過程中出現(xiàn)氨氮含量高于總氮含量的情況，本文針對(duì)此情況，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)工作實(shí)際，通過對(duì)總氮的消解過程、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、水樣存放時(shí)間、試劑配制控制等幾個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析研究，并對(duì)這些干擾因素的消除進(jìn)行了討論，為氨氮和總氮監(jiān)測(cè)過程中的準(zhǔn)確性提供了參考。

關(guān)鍵詞：氨氮;總氮;水樣監(jiān)測(cè);影響因素

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.067

Abstract： In the process of laboratory monitoring and analysis， there exist a phenomenon that ammonia nitrogen content is higher than total nitrogen content. In this case， combined with the actual work of environmental monitoring， this paper analyzes and studies the influence of total nitrogen digestion process， laboratory environment， water sample storage time， reagent preparation control and other aspects on the experimental results， and discusses the elimination of these interfering factors， which provides a reference for the accuracy of ammonia nitrogen and total nitrogen monitoring.

Key Words： Ammonia nitrogen; Total nitrogen; Water sample monitoring; Influencing factors

大量生活污水或含氮工業(yè)廢水排入水體，使水中有機(jī)氮和各種無機(jī)氮化物含量增加，生物和微生物的大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水體質(zhì)量惡化。湖泊、水庫(kù)中含一定量的氮、磷類物質(zhì)時(shí)，造成浮游生物繁殖旺盛，出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。因此，總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

總氮在檢測(cè)分析數(shù)值上包括有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮之和。氨氮僅指以游離氨（NH3-N） 或銨鹽（NH4+）的形式存在于水中的氮。因此水質(zhì)檢測(cè)分析中所含的總氮一定大于氨氮， 至少氨氮不會(huì)高于總氮，但是在實(shí)際檢測(cè)分析過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氨氮含量高于總氮含量的情況。

針對(duì)水質(zhì)檢測(cè)分析中氨氮含量高于總氮含量的情況，本文通過對(duì)某污水處理站的實(shí)際水樣監(jiān)測(cè)過程進(jìn)行分析，分別從4個(gè)方面進(jìn)行原因分析，找出氨氮含量高于總氮含量的原因。目前氨氮的測(cè)定方法有多種，本文氨氮實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)采用納氏試劑比色法，總氮實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)采用《水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》。

1 實(shí)驗(yàn)方法原理

1.1 氨氮檢測(cè)分析原理

水體中以游離態(tài)的氨（NH3 -N） 或銨離子（NH4+）形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該顏色的絡(luò)合物在420 nm的波長(zhǎng)內(nèi)強(qiáng)烈吸收，吸光度與氨氮含量成正比，通過測(cè)定吸光度計(jì)算成氨氮的含量。

1.2 總氮檢測(cè)分析原理

在120～124℃的堿性介質(zhì)中，用過硫酸鉀作氧化劑，將水中的氨氮和亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，同時(shí)也將大部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，而后用紫外分光光度計(jì)分別于波長(zhǎng)220nm和275nm處測(cè)吸光度，從而計(jì)算出總氮含量。

2 實(shí)驗(yàn)主要儀器

2.1 氨氮實(shí)驗(yàn)儀器

上海恒平723可見分光光度計(jì);金怡臺(tái)式TDL-5離心機(jī)，離心管體積100mL;上海優(yōu)普超純水機(jī)（UPC-III-10T）。

2.2 總氮實(shí)驗(yàn)儀器

T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)，配置20mm比色皿;上海申安醫(yī)用高壓滅菌器（LDZX-30KBS）;上海優(yōu)普超純水機(jī)（UPC-III-10T）。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 總氮消解過程的影響

HJ636-2002標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)定總氮時(shí)消解的時(shí)間為30min，本次試驗(yàn)通過采用不同的消解時(shí)間驗(yàn)證消解時(shí)間對(duì)總氮測(cè)定值得影響，分別對(duì)20mg/L、50mg/L、70mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行不同時(shí)間消解，設(shè)置的消解時(shí)間依次為20 min、25 min、30 min、35 min、40min，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。

3.2 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成的誤差

3.2.1 無氮環(huán)境

在檢測(cè)分析氨氮和總氮的過程中凡是能帶入氮的試劑和水都不能在實(shí)驗(yàn)室中使用，并且在檢測(cè)氨氮和總氮的實(shí)驗(yàn)需在不同的空間內(nèi)進(jìn)行，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)用水不同程度地含有銨離子、氨氮總氮的檢測(cè)相互干擾，這種環(huán)境對(duì)氨氮和總氮的檢測(cè)分析造成的誤差無法通過全程序空白完全扣除， 尤其給氨氮的實(shí)驗(yàn)測(cè)試帶來的正誤差更直接、更大。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑器皿間造成的影響

檢測(cè)氨氮和總氮所需的試劑和玻璃器皿要分開存放，比色皿需配對(duì)使用，否則會(huì)影響空白值。檢測(cè)使用的玻璃器皿應(yīng)先用1：9的鹽酸浸泡后，使用前再用無氨水反復(fù)沖洗多次，否則，也會(huì)造成空白值偏高。

3.3 水樣存放時(shí)間對(duì)氨氮的影響

本實(shí)驗(yàn)通過某污水處理廠進(jìn)水和某條岔溝的地表水水樣存放天數(shù)對(duì)氨氮的影響進(jìn)行探討，水樣存放天數(shù)以1d、2d、3d、4d、5d、6d進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果見表2。

如圖1所示，岔溝地表水氨氮含量隨著存放時(shí)間的增加而降低，污水處理廠進(jìn)水氨氮含量隨著存放時(shí)間的增加而升高，說明地表水長(zhǎng)期與空氣接觸面積廣，水中溶解氧含量相對(duì)較多，水樣處于好氧環(huán)境，好氧微生物在水樣中發(fā)生硝化反應(yīng)，導(dǎo)致氨氮降低;相反，污水處理廠進(jìn)水的氧含量原本就很少，加上污水管網(wǎng)與大氣隔絕，水樣處于厭氧環(huán)境，微生物在厭氧環(huán)境下進(jìn)行氨化作用生成氨氮，導(dǎo)致氨氮升高。

3.4 過硫酸鉀試劑的影響

3.4.1 試劑質(zhì)量的影響

總氮檢測(cè)國(guó)標(biāo)方法要求的過硫酸鉀為一般普通分析純，普通分析純的過硫酸鉀總氮含量不超過0.005%，但在市場(chǎng)上多數(shù)的廠家和不同批次的過硫酸鉀質(zhì)量存在差異，致使實(shí)際測(cè)定中得到的空白值吸光度差異較大。為了消除空白值吸光度的差異，總氮測(cè)試使用的過硫酸鉀高可先進(jìn)行溫控提純。根據(jù)多年的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，未經(jīng)溫控提純的過硫酸鉀試劑測(cè)定的總氮值比經(jīng)過溫控提純后的過硫酸鉀試劑測(cè)定的總氮值偏低。

3.4.2 試劑配制的影響

過硫酸鉀的溶解速度非常慢，若要加快溶解，最好采用水浴加熱法，且水浴溫度一定要低于60℃，否則過硫酸鉀會(huì)分解失效。在配制堿性過硫酸鉀溶液時(shí)，兩者分開配制，等氫氧化鈉冷卻后再混合定容。若二者在一只燒杯中溶于水，應(yīng)緩慢加水，同時(shí)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，最終導(dǎo)致總氮監(jiān)測(cè)結(jié)果偏低。[4]

4 結(jié)論

通過消解時(shí)間不同對(duì)總氮結(jié)果的影響進(jìn)行試驗(yàn)、水樣保存時(shí)間不同對(duì)氨氮結(jié)果的影響測(cè)試等因素進(jìn)行分析，找到總氮含量低于氨氮含量的原因主要是由以下三方面造成的：第一，消解時(shí)間不足導(dǎo)致總氮值比真實(shí)值低;第二，針對(duì)含氧量較低的污水，氨氮值隨水樣保存時(shí)間的增加而增加;第三，測(cè)試總氮所需的過硫酸鉀試劑應(yīng)進(jìn)行提純后再使用，可以避免總氮檢測(cè)值比真實(shí)值低。為了提高測(cè)定的準(zhǔn)確性，建議將總氮消解時(shí)間設(shè)定為35min、水樣保存時(shí)間不能超過3天、過硫酸鉀使用前先進(jìn)行提純。

此外，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、測(cè)試器皿清洗與保存、過硫酸鉀試劑的選用和配制過程的控制等均可能影響檢測(cè)結(jié)果，在實(shí)際水樣檢測(cè)分析中需避免以上幾個(gè)因素，確保檢測(cè)值的真實(shí)準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1]何羽，孫林江.HJ 535-2009《水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》不確定度評(píng)定[J].輕工科技，2013（2）：107-108.

[2]GB11894-19889，水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[S].

[3]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四增補(bǔ)版）[M].

[4]趙新鮮.過硫酸鉀提純方法對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果的影響及控制[J].新疆水利，2013（3）：9-14.

收稿日期：2019-05-05

作者簡(jiǎn)介：張春寶（1985-），男，彝族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)樗h(huán)境綜合治理。