氨氮在線監測與實驗室國家標準方法比對實驗

孫 瑞

（太原水質監測站有限公司，山西 太原 030009）

水體污染是環境污染中的關鍵組成部分，嚴重影響著地區的經濟發展，氨氮作為水污染中的關鍵指標，基本上是以有機氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等形式存在。結合某地區的環境監測工作情況，利用自動監測設備，可以對pH 值、氨氮、電導率和溶解氧等方面進行監測，同時也能在每2 h 的自動監測下完成監測數據的上傳，為了確保上傳數據的有效性，提高自動監測的效果，便需要將氨氮在線監測和實驗室國家標準方法進行比對。

1 氨氮監測方法的概述

當前的水體氨氮監測中，大部分為在線監測方法和實驗室國家標準監測方法，首先對于在線監測而言，結合監測原理主要有氨氣敏電極法、滴定法、納氏試劑分光光度法、水楊酸分光光度法和銨離子選擇電極法等，其次對于實驗室國家標準監測方法而言，結合國家標準，主要有納氏試劑分光光度法、氣相分子吸收光譜法、水楊酸分光光度法和流動注射法等。結合不同地區的水質氨氮監測工作情況，需要對不同的監測方法進行合理選擇，本文將進行實驗室納氏試劑分光光度法和在線監測氨氣敏電極法、水楊酸分光光度法的比對實驗，探究在線監測方法的應用價值[1]。

2 3 種氨氮監測方法的原理分析

2.1 納氏試劑分光光度法

在納氏試劑分光光度法中，氨會和碘化鉀、碘化汞的堿性溶液發生反應，對于生成的淡紅色絡合物而言，其色度會和氨氮的含量成正比，因此需要使用分光光度法完成氨氮測量，一般需要控制測量波長在410～125 nm 之間，其反應原理見公式（1）：

2.2 水楊酸分光光度法

在使用水楊酸分光光度法時，需要將樣品和定量的氫氧化鈉進行融合，這時樣品中的銨鹽會不斷轉換為氨（氣態），同時氨氣會被水楊酸-次氯酸分解，在受到亞硝基鐵氰化鈉的影響下，生成銨鹽會和次氯酸離子、水楊酸鹽離子發生反應生產藍色化合物，因此需要使用分光光度法完成氨氮的測量，其中最大的吸收波長為698 nm，具體反應原理為公式（2）：

2.3 氨氣敏電極法

在使用氨氣敏電極法時，需要向樣品中添加氫氧化鈉，混合均勻后，需要調節樣品的pH 值，一般要控制在12 左右，這時樣品中的銨鹽會反應成氨氣，當氨氣經過半透膜進入氨氣敏電極中后，會發生進一步的反應，進而改變電極中的平衡。pH 玻璃電極會對電極內的電解液酸堿度進行測量，同時會生產出跟銨離子濃度相關的輸出電壓，進而有效獲知樣品中的氨氮濃度，具體反應原理見公式（3）：

3 比對實驗設計

3.1 主要儀器選擇

首先，在水楊酸分光光度法中，儀器選擇為Endress+Hauser 在線氨氮分析儀，CA80AM，具體測量范圍為0.04～21 mg/L，具體檢出限為0.05 mg/L；其次，在氨氣敏電極法中，儀器選擇為美國HachAmtaxSC，具體測量范圍為0.04～21 mg/L，具體檢出限為0.02 mg/L；最后，在實驗室國標法的納氏試劑分光光度法中，儀器選擇為日本島津UV2700 紫外分光光度儀，具體測量范圍為-5～5Abs[2]。

3.2 對比方案設計

為了更清晰地完成3 種氨氮監測方案的對比，具體需要通過以下幾方面因素分析3 種方法的氨氮監測結果，分別是標準物質檢查、實際水體對比、硬度、懸浮物和氯等方面。需要注意的是，本次方案對比所使用的方法均為國家標準。

4 對比實驗的結果分析

4.1 標準物質核查

為了提高對比實驗的質量，需要3 種監測方法對高質量濃度（5.27±0.17 mg/L）和低質量濃度（0.70±0.032 mg/L）的氨氮標準物質進行監測，結合監測結果3 種監測方法都在可信范圍中，不過氨氣敏電極法比納氏試劑法和水楊酸法的分析結果低，存在著一定的測試值和真實值偏離現象，會降低一定的準確率[3]。

4.2 實際水體比對

在線監測一般用于地表水和污水處理排口處的檢測，結合相關監測規定，需要選取高濃度的水樣結果進行比對，避免因為測試水樣濃度低于3 倍檢出限不能進行結果對比。結合實驗中的樣品精密度，都可以滿足實際要求，通過具體的監測，發現水楊酸法的測定結果偏高，不過在水樣濃度降低時，納氏試劑法和氨氣敏電極法的測試結果類似，在水樣濃度提高時，納氏試劑法和水楊酸法的測試結果類似。

4.3 硬度的影響

在正常的水體中，Ca、Mg 等離子是常見的干擾物質，所以在對比實驗前要對水樣進行預處理，通過添加酒石酸鉀鈉完成以上干擾物質的掩蔽。需要注意的是，氨氮濃度一定時，水樣硬度會低于硬度限值，呈現的吸光度和硬度關系呈正比，當硬度超過限值時，吸光度會明顯提高，當硬度高于氫氧化鈣的溶解度時，氨氮測試會受到吸光度不穩定的影響。結合表1 所示，低濃度的樣品中，檢測結果會隨著硬度提高而提高，水楊酸法和納氏試劑法的檢測數據提高不明顯，不過在高濃度的樣品中，檢測結果會隨硬度的提高而降低，其中在線監測的水楊酸法和氨氣敏電極法的誤差較小。

表1 不同硬度對監測結果的影響 mg/L

4.4 懸浮物的影響

結合污水處理廠和地表水懸浮物多的特點，會在濁度高下影響氨氮測量效果，需要對水樣預先進行絮凝沉淀法處理。結合納氏試劑法而言，在不進行沉淀處理下，會造成測量數據偏高的問題，且在進行沉淀處理后，為了避免過濾導致的氨氮滲出，需要使用氨水淋洗濾紙或者0.45 μm 的濾膜進行過濾。通過測定沉淀樣品的測定值有著明顯降低，對于3 種測量方法而言，懸浮物對水楊酸法的影響較大，氨氣敏電極法和納氏試劑法的測量數據較為一致。

4.5 氯的影響

針對部分污水處理廠的處理工藝而言會使用ClO2，因此在使用納氏試劑法進行氨氮監測時，會受到余氯的影響，造成監測偏差。通過硫代硫酸鈉可以降低余氯的影響，不過在處理水樣加入NaClO 后，納氏試劑法和水楊酸法的測定結果偏差不大，但氨氣敏電極法的測定結果卻遠低于以上兩種方法的測定結果。

5 結語

通過氨氮在線監測方法和實驗室國家標準方法的對比，可以發現3 種監測方法各有缺點，為了提高對比的有效性，需要強調各方面的影響因素。從整體以上看，在線監測方法無論在準確度還是精密度上都滿足水質監測需求，跟常規的水質監測結果差別不大，且結合日常監測的數據看，在及時發現具有價值的數據下，還可以為污水處理工作提供數據參考。因此，在自動監測技術的日漸成熟成熟下，在線監測方法產生的數據更具合理性和真實性，能為精細化的環境管理工作提供基礎條件，最終促進環境保護工作的有效進行。