基于氨氮監(jiān)測(cè)的地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

殷思達(dá)

（廣東建研環(huán)境監(jiān)測(cè)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是地表水還是地下水，以及大氣層當(dāng)中，都包含著以離子、離子銨以及游離氨形式存在著的氨氮，氨氮的具體組成比跟水體的pH值有著非常明顯的聯(lián)系，如果水體的pH值非常高的話，那么氨氮的游離氨形態(tài)占比比較高，反之亦然[1]。一般來(lái)說(shuō)，在水環(huán)境當(dāng)中，氨氮的主要來(lái)源就是生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)田排水等等，除此之外還有已經(jīng)死亡的魚蝦或者是飼料在一定條件下也能夠產(chǎn)生氨氮。氨氮的含比量提升，首先會(huì)導(dǎo)致魚類出現(xiàn)毒副作用，所以對(duì)于人體的危害是不可避免的，因此氨氮的含量占比，成為我們針對(duì)水體污染程度判斷的一個(gè)非常重要的標(biāo)志。基于這樣的情況，在本篇文章當(dāng)中主要針對(duì)氨氮監(jiān)測(cè)分析技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的探討。

1 地表水監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

地表水的環(huán)境監(jiān)測(cè)和人們的日常生活有著密不可分的聯(lián)系，就目前來(lái)看，工業(yè)發(fā)展對(duì)于我國(guó)的環(huán)境已經(jīng)造成了一定的威脅，水資源的不斷污染現(xiàn)在已經(jīng)成為我們生活當(dāng)中的一個(gè)非常重要的問(wèn)題，所以針對(duì)水資源進(jìn)行治理已經(jīng)迫在眉睫，因?yàn)槟壳暗乃|(zhì)污染情況，已經(jīng)影響到了部分地區(qū)的人們的正常生活，水資源的大量消耗，對(duì)于我們的用水壓力來(lái)說(shuō)，也是不斷地提升的。為了能夠有效地針對(duì)水資源進(jìn)行保護(hù)，確保水資源污染在可控范圍之內(nèi)，也為了能夠給人們的生活提供更多的保障，在2017年9月下旬，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)采測(cè)分離實(shí)施方案》，目前所研究的監(jiān)測(cè)手段可以主要分成三個(gè)類型，分別為采測(cè)分離監(jiān)測(cè)，屬地監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)，按照全國(guó)地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)間性以及區(qū)域性來(lái)看，要想做到采測(cè)分離的話，就必須針對(duì)樣品的采集環(huán)節(jié)進(jìn)行提升，確保取樣的速度跟效率，這樣才能夠保證樣品的有效性。但是有的樣品在送達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的時(shí)候，按照科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看其實(shí)已經(jīng)過(guò)了有效期，成為過(guò)期樣品，采測(cè)分離的優(yōu)點(diǎn)就在于能夠有效地避免當(dāng)?shù)卣槍?duì)所管轄內(nèi)的地表水的環(huán)境檢測(cè)的干擾，屬地監(jiān)測(cè)則能夠有效地針對(duì)時(shí)間性進(jìn)行提升，確保樣品在檢測(cè)的時(shí)候具有時(shí)效性。但是有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)地方行政干擾的情況，而自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于監(jiān)測(cè)的時(shí)長(zhǎng)性，針對(duì)地表水能夠進(jìn)行全天、全年性的監(jiān)測(cè)，隨時(shí)可以掌控地表水的環(huán)境狀況，缺點(diǎn)就是檢測(cè)指標(biāo)并不能夠達(dá)到全覆蓋，只可以監(jiān)測(cè)部分指標(biāo)。按照設(shè)備的技術(shù)性來(lái)說(shuō)，可以持續(xù)建立一個(gè)自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的全覆蓋，但是就目前情況，地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)并沒(méi)有形成一個(gè)非常完善的系統(tǒng)，這在一定程度上也影響了地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)作用的發(fā)揮[2]。

2 氨氮監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

一般來(lái)說(shuō)，水體當(dāng)中所包含的氨氮物質(zhì)都是以銨離子跟呈現(xiàn)游離狀態(tài)的氨為主要存在形式的氮，水當(dāng)中所包含的氨氮含量可以為水體里的微生物提供一定的營(yíng)養(yǎng)，但是一旦這種營(yíng)養(yǎng)超出了我們的可控范圍，就會(huì)使水出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化。這種富營(yíng)養(yǎng)化的產(chǎn)生，會(huì)直接影響水質(zhì)系統(tǒng)的平衡。但工作人員在對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般來(lái)說(shuō)會(huì)采取電極法、納氏比色法、水楊酸-次氯酸鹽比色法等等，當(dāng)使用電極法針對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，通常不需要針對(duì)水質(zhì)進(jìn)行提前的特殊處理，所以使用這樣的方法，具有測(cè)量范圍大的優(yōu)點(diǎn)。使用比色法針對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，精度非常高，而且具有一定的靈敏性，除此之外，還可以針對(duì)水當(dāng)中的鎂離子、鐵離子等金屬離子進(jìn)行精確的檢測(cè)[3]。不僅如此，還能夠?qū)λ兴牧蚧铩㈩伾约皽啙岫鹊冗M(jìn)行測(cè)定，但是需要對(duì)水質(zhì)當(dāng)中的一些雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾以及提前的處理，這樣才能夠減少外界針對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的干擾，提升其檢測(cè)的精度。

在對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)都是以納氏比色法作為主要的檢測(cè)方法的，通過(guò)納氏試劑與待檢測(cè)水質(zhì)當(dāng)中的氨進(jìn)行有效的反應(yīng)，其反應(yīng)的催生條件是強(qiáng)堿，可以產(chǎn)生紅棕色絡(luò)合物，這種顏色的吸光度與氨氮含量是成正比的，所以可以利用液體的吸收值，來(lái)確定水質(zhì)當(dāng)中具體所包含的氨氮的含量[4]。

3 氨氮監(jiān)測(cè)的影響因素分析

3.1 溫度

如表1及圖1所示，從相關(guān)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中得知，在對(duì)于納氏試劑進(jìn)行配置的過(guò)程當(dāng)中，如果可以適當(dāng)添加一些氯化汞，碘化鉀的溶液溫度能夠有所提升，約為40 ℃左右，檢出限會(huì)比較低，而且反應(yīng)比較靈敏，納氏試劑一般會(huì)儲(chǔ)存在非常低的溫度的環(huán)境中，正常情況下會(huì)將其儲(chǔ)存于冰箱的冷藏室，這樣做的目的是避免其顏色不斷地加深，確保空白值的可靠性[4]。除此之外，也有專家提出，當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，有必要強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)溶液與水樣溫度之間的平穩(wěn)性，這樣才能夠在檢測(cè)的時(shí)候確保電極斜率s以及標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)E0保持不變的，在本次針對(duì)溫度對(duì)于氨氮測(cè)定值所產(chǎn)生的影響的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們選取的是WTW氨氮在線測(cè)定儀，在高低溫試驗(yàn)箱當(dāng)中測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液，這樣能夠獲取最為合適的測(cè)試溫度。

表1 溫度對(duì)氨氮測(cè)定值的影響℃

圖1 溫度對(duì)氨氮測(cè)定值的影響

3.2 濁度

所選取的水樣的濁度，一般會(huì)對(duì)于納氏試劑的比色測(cè)定結(jié)果造成一定的影響，因此專家建議，首先應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償校正，具體的流程為，50 mL的比色管當(dāng)中首先進(jìn)行水樣定容，可以適當(dāng)增添1.0 mL的酒石酸鉀鈉溶液，攪拌均勻之后，再添加1.5 ml 15%的氫氧化鉀溶液，針對(duì)吸光度進(jìn)行測(cè)定，如果出現(xiàn)了問(wèn)題的話，就可以直接對(duì)其進(jìn)行校正。

3.3 泡沫

有時(shí)在針對(duì)地表水進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到工業(yè)廢水，而工業(yè)廢水的水樣在檢測(cè)時(shí)容易出現(xiàn)泡沫，如造紙廠或者是印染廠等等，這些地方所產(chǎn)生的工業(yè)廢水會(huì)導(dǎo)致蒸餾環(huán)節(jié)出現(xiàn)失敗，所以必須停止測(cè)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)添加消泡劑硅油能夠有效地對(duì)所產(chǎn)生的泡沫進(jìn)行抑制，能夠使蒸餾環(huán)節(jié)順利地進(jìn)行下去。硅油的優(yōu)勢(shì)在于性能非常可靠，不會(huì)伴隨著水蒸氣而溢出，對(duì)于測(cè)定的結(jié)果的影響也是比較小的，是可以直接忽略不計(jì)的。

4 地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中氨氮監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在使用氨氮監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)，使用的都是紫外可見分光光度檢測(cè)方法，來(lái)針對(duì)水中所包含著的氨氮含量進(jìn)行分析。使用的納氏試劑，一般是黃綠色的透明溶液，在針對(duì)試劑進(jìn)行配制的時(shí)候，首先需要把32 g的NaOH和100 mL的水融合在一起，但是在相融的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱量，所以要對(duì)其進(jìn)行室溫冷卻，其次把7 g的KI和20 g的HgI2溶到水當(dāng)中，并且冷卻到室溫，最后把含有KI與HgI2的溶液，沿著容器內(nèi)壁緩緩地倒入到NaOH溶液當(dāng)中，并且用常溫水溶解到200 mL，放置到聚乙烯材質(zhì)容器當(dāng)中，在對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，一般來(lái)說(shuō)是以兩種型號(hào)來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)的，20 mm比色皿以及40 mm比色皿的測(cè)定結(jié)果如表2、表3所示。

表2 20 mm比色皿測(cè)定結(jié)果

表3 40 mm比色皿測(cè)定結(jié)果

與此同時(shí)，為了能夠保證測(cè)量的精準(zhǔn)性，需要針對(duì)表格當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平行精度檢測(cè)，依據(jù)兩個(gè)表的測(cè)量值，把溶液當(dāng)中的氨氮值以及吸光度使用線性進(jìn)行回歸，最終比色皿的結(jié)果為其相關(guān)系數(shù)滿足分光光度法的需求，也就是說(shuō)Z≥0.999，在測(cè)試時(shí)，如果水樣的數(shù)量偏低，則需要進(jìn)行空白檢測(cè)，而且吸光度應(yīng)該在0.060以下，確保所有的誤差都在可控的范圍之內(nèi)，在檢測(cè)時(shí)應(yīng)該注意試劑pH值以及水樣在處理的時(shí)候，可能對(duì)于水質(zhì)所造成的影響，在檢測(cè)時(shí)也可以適當(dāng)?shù)厝ピ黾悠叫袠樱@樣能夠使最終的檢測(cè)結(jié)果變得更加具有準(zhǔn)確性。

5 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的質(zhì)量控制措施

5.1 加強(qiáng)采樣的科學(xué)性

在針對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量進(jìn)行控制的過(guò)程當(dāng)中，采樣控制是最為基礎(chǔ)性的一個(gè)環(huán)節(jié)，采樣是否正確會(huì)直接影響到最終的檢定結(jié)果。在采樣的時(shí)候，一定要嚴(yán)格遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，判斷出采樣的位置，根據(jù)斷面寬度以及水深深度，明確好采樣的數(shù)目，根據(jù)地表水的水體流量以及規(guī)模等，確定好采樣的時(shí)間跟頻率，選取比較有代表性的水質(zhì)樣本，這樣才能夠真正地反映出一個(gè)地區(qū)的水質(zhì)情況。在采樣的時(shí)候，每一個(gè)采樣點(diǎn)都需要采取兩份樣品，以此來(lái)做實(shí)驗(yàn)的平行樣，水樣需要統(tǒng)一編號(hào)，然后顯示好采樣的日期，同時(shí)針對(duì)采樣的地點(diǎn)以及時(shí)間，也要做好記錄，方便于日后進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，采樣的時(shí)候所有使用的儀器也要交由相關(guān)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)，判斷合格之后，才能夠使用到水樣的采集當(dāng)中[5]。

5.2 水樣的保存與運(yùn)輸過(guò)程的質(zhì)量控制

針對(duì)氨氮指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，在采集完之后，水樣需要使用硫酸酸化到pH值小于2，并且放置到2 ℃～5 ℃的環(huán)境下進(jìn)行冷藏，保存的時(shí)間不能夠超過(guò)24 h，為了阻止硝化細(xì)菌的新陳代謝，可以考慮在其中放入殺菌劑，主要在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，一定要提前將采樣瓶密封，并且使用采樣箱來(lái)裝好，這樣能夠確保水量在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，不會(huì)在中途出現(xiàn)意外，在水樣送到了實(shí)驗(yàn)室之后工作人員需要及時(shí)做好交接記錄，防止水樣出現(xiàn)丟失或者是破損。

5.3 不斷提升從業(yè)人員的綜合素質(zhì)

水樣監(jiān)測(cè)人員自身的素質(zhì)以及執(zhí)行能力能夠確保水環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，那么如何去提升從業(yè)人員的素質(zhì)，我們可以從五個(gè)方面入手。首先就是要定期針對(duì)監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，每一次培訓(xùn)都需要做好相應(yīng)的記錄，并且要制定相應(yīng)的考核。其次要建立一個(gè)以老帶新的制度，新員工需要拜老員工為師，新員工在經(jīng)歷過(guò)培訓(xùn)之后合格才能夠持證上崗。第三要不斷邀請(qǐng)行業(yè)專家進(jìn)行指導(dǎo)，找出在工作過(guò)程當(dāng)中的缺陷。第四要積極參與到各級(jí)認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中進(jìn)行工作的驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)戰(zhàn)來(lái)提升員工自身的素質(zhì)以及能力。第五應(yīng)定期舉行相關(guān)的技術(shù)比賽。通過(guò)這些措施能夠有效地幫助工作人員提升自己的素質(zhì)，除此之外，也可以借助相應(yīng)的激勵(lì)制度，激發(fā)出工作人員的學(xué)習(xí)熱情，提升他們的專業(yè)化水平，能夠保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系可以真正地運(yùn)行下去[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氨氮監(jiān)測(cè)分析方法其實(shí)是多種多樣的，在分析的過(guò)程當(dāng)中，也會(huì)受到一些因素的影響。在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，納氏 試劑分光光度法是比較經(jīng)典的，伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，再結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)的具體現(xiàn)狀，氨氮監(jiān)測(cè)分析水平在將來(lái)必定還會(huì)有質(zhì)的突破，對(duì)于我國(guó)的環(huán)境污染的檢測(cè)也勢(shì)必會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。