海水中氨氮连续检测的方法研究

刘增东 徐滋秋

摘 要：文章介绍一种新型的海水氨氮连续监测仪，该仪器利用氨反应器铵盐转化为氨，氨气在载气的带动下进入冷凝气液分离器，氨气脱水后与酸试剂反应转化为铵盐，再注入电导检测器测定，再利用氨氮浓度与电导率值存在良好的线性关系，从而计算出海水中的氨氮浓度。该方法彻底解决了海水中金属离子、氯离子等干扰物质对监测结果的影响。

关键词：氨氮；海水；电导法

1 概述

我国近年来随着工业化的快速发展，环境污染越来越严重。大气层、空气和水等都受到了不同程度的破坏。以海水为例，由于工业废水和生活污水的大量排放，其水质不断恶化，海洋水生生物日益减少，有些已濒临灭绝。海水中氨氮是水生植物生长所必需的重要营养盐之一，但含量过高时，水体中植物与藻类迅速繁殖，发生富营养化现象，一些藻类会产生令人厌恶的气味，破坏水质。会导致鱼类死亡，是海水浮标在线、实时在线、赤潮等几乎所有检测规范中的必测项目。由于环境保护措施跟不上经济的快速发展，我国近海海域的氨氮浓度越来越高，污染事故、赤潮频发。为扭转海洋环境质量下降趋势，环境监测从数月一次到数日一次，每日检测一次到几次。

目前对海水中氨氮监测方法包括：分光光度法[1]、选择电极法[2]等。由于中国的水质较差，电极失效快，维护费用高。目前国内氨氮自动测定仪可以分析江河湖泊等地表水的氨氮浓度，但不能测定海水中的氨氮含量，更不能实现海水氨氮在线自动连续监测。现有的海水检测仪器检测过程中使用微米级过滤器过滤水样，氨氮物质损失较多、测定值偏低。

文章所研究的监测仪以碱试剂与海水样品连续注入加热至90℃的氨反应器混合反应将游离氨[3]、铵盐转化为氨，氨气在载气的带动下进入冷凝气液分离器，氨气脱水后与酸试剂反应转化为铵盐，再注入电导检测器测定，计算出海水中的氨氮浓度。这种方法克服了海水中金属离子、硫化物、醛类、酮类、颜色、浑浊、悬浮油类与微粒或其它物质，甚至水蒸气或水汽对氨氮测定的影响，可以长时间可靠地测定海水中的氨氮浓度。

2 仪器的工作原理

该监测仪主要由氨发生器、气-液分离器、氨吸收器、电导检测器、数据处理器及显示器等六部分组成。

采样器和分别把过滤器和试剂瓶中的待测水样和碱试剂注入氨发生器；水中的流游氨和铵盐在90℃和NaOH的作用下转化为氢氧化铵，氢氧化铵不稳定又分解为气态氨。

注：Me为各种酸根

以处理后压缩空气作为载气经流量计进入氨发生器并把转化分解的气态氨带至气/液分离器；气态氨中的微量水汽在2℃的低温冷凝器凝结成水与气态氨分离。脱除水分的气态氨由载气带至氨吸收器与酸试剂混合、反应，转化为硫酸铵。

2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4

硫酸铵与载气分离后进入电导率检测器测定，以吸收气态氨之前的硫酸和吸收气态氨之后的硫酸铵之电导率变化计算待测水样中的氨氮浓度。

吸氨前离子为：

H2SO4→2H++SO■■

吸氨后离子为：

（NH4）2SO4→2NH■■+SO■■

H+与NH■■的当量电导不同，当电导池结构、气/液比恒定时，在一定范围内电导率的变化仅与气体中NH3的浓度成正比，因此测定硫酸溶液电导率的变化即可测得待测水样中氨氮浓度。

3 监测结果

3.1 不同氯化铵溶液电导率的测定

为验证仪器的准确性，将氯化铵试剂配成0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.

6，0.7，0.8，0.9，1.0mg/L，共计11种不同质量浓度的溶液，利用仪器自动采样功能对这一系列浓度的氯化铵溶液的电导率进行测定，测定结果如表所示。

图1 电导率与氨氮浓度相关性分析

对实验数据的处理采用基于最小二乘法的直线拟合方法，获得的直线方程为y=12.8+10.6*x，相关系数R2高达0.994，这说明样品溶液中氨氮的浓度与溶液的电导率信号值存在良好的线性关系。

3.2 不同浓度的氨氮浓度的测定

为了更好的验证仪器的在實际应用中的准确性，特选取不同点位的19份海水样品，采用仪器检测和国标方法进行比对，两种方法最终结果，如图2所示。

图2 两种监测方法对比

图2中A为氨氮检测结果，B为分光光度法氨氮检测结果，两组数据的相关性R2高达0.994，这说明这两种监测方法的监测结果具有一致性，同时也说明了该氨氮监测仪检测结果的准确性。

4 结束语

文章所研究的氨氮监测仪采用氨反应器混合反应将游离氨、铵盐转化为氨，氨气在载气的带动下进入冷凝气液分离器，氨气脱水后与酸试剂反应转化为铵盐，再注入电导检测器测定，计算出海水中的氨氮浓度。这种检测方法能够克服海水中金属离子、氯离子、颜色等干扰物质的影响，可以长时间可靠地测定海水中的氨氮浓度。

参考文献

[1]杨梅.水中氨氮纳氏试剂分光光度法测定与改进[J].科技信息，2009，35.

[2]余美琼，洪新艺，王碧玉.离子选择电极法测定氨氮浓度[J].福建分析测试，2006，15（3）

[3]陈静，徐滋秋，付万年，等，电导法氨氮自动连续监测仪的设计与研究[J].仪表技术，2010，12.

作者简介：刘增东，男，籍贯：山东省蓬莱市，现职称：工程师，学历：博士，研究方向：环境检测技术。