两种常见总氮水质自动监测分析仪的数据干扰因素研究

两种常见总氮水质自动监测分析仪的数据干扰因素研究

徐亮，魏宏农，钟声，郭蓉

(江苏省环境监测中心， 南京210036)

摘要：选取江苏省市场上两种占有率较高的总氮水质自动监测分析仪，通过实测数据分析研究了造成总氮自动监测数据异常波动的主要干扰因素。结果显示，岛津TNP4110分析仪的总氮监测结果与水体浊度变化呈极显著相关；DKK(哈希)NPW-150分析仪的总氮监测结果与水体浊度相关性不明显，但总磷分析过后残留的未清洗干净的试剂易对总氮的监测结果产生干扰。结论为岛津TNP4110总氮分析仪受浊度干扰，且浊度越高总氮监测结果越高；DKK(哈希)NPW-150总氮分析仪受总磷分析试剂的干扰。

关键词：总氮；水质自动监测；干扰因素

作者简介：徐亮(1981—)，男，江苏南京人，硕士，工程师，主要从事环境监测，E-mail： xuliang@jshb.gov.cn

中图分类号：X832

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.021

总氮是表征水体富营养化程度的重要指标之一，为及时掌握水体总氮污染程度，进而为环境管理部门的总氮污染防控工作提供技术支撑，对总氮开展自动监测监控已势在必行。目前，江苏省仅在太湖流域就已建成100余个水质自动监测站，初步形成了江苏省太湖流域水质自动监控站网系统，各市也根据具体情况发展了本地方的自动预警监测系统，广泛用于交界断面监测、饮用水源监测、区域补偿监测、预警监测[1-2]。这些水质自动监控系统中使用的总氮水质自动监测分析仪以总氮、总磷一体机为主，如NPW-150型(美国哈希，原日本DKK)、TNP4110型(日本岛津)、TPNA-300型(日本horiba)、LFTN(P)-DW型(湖南力合)、TPN-2000型(聚光科技)等。在国内地表水质自动预警监测系统中，以上品牌均有一定的市场份额，但仍以进口品牌仪器为主，其中NPW-150型、TNP4110型份额较大，达到90%以上[3]。

江苏太湖流域水质自动站使用的总氮自动监测仪主要为NPW-150型和TNP4110型两种，约各占50%。两种仪器的分析方法原理与实验室测试方法的原理基本相同，其优点是稳定性较好，但当夏季流域暴雨或河道整治水质异常混浊时，自动监测数据与实验室手工数据差异较大，表明浊度对总氮的监测结果有较大影响，且对这两种仪器测定结果的影响也不尽相同[3-4]。本文选择江苏省太湖流域较有代表性的水质自动站的连续实测监测数据，分析了造成总氮自动监测数据异常波动的主要干扰因素。

1两种总氮水质自动监测分析仪对比

1.1　仪器性能参数对比

两种仪器性能及各项参数情况见表1。

表1　TNP4110型和NPW-150型仪器对比

1.2　仪器工作原理1.2.1　TNP4110型

1.2.2　NPW-150型

在样品中加入过硫酸钾溶液，120℃加热30 min，把氮化物转化为硝酸根离子，然后把样品放到酸性溶液中，测量220 nm处紫外吸收值，计算总氮浓度。

2数据干扰分析

2.1　TNP4110型

江苏省太湖流域X水质自动站的连续监测数据分析结果见图1。X站点使用的总氮分析仪为TNP-4110型，使用SPSS软件分析图1中总氮和浊度的相关性，发现两组数据呈极显著相关(P<0.01)。由此可以得出TNP4110型总氮分析仪数据受浊度干扰很大。

分析浊度对总氮数据造成干扰的原因可能是TNP4110总氮分析仪在将实验室分析方法自动化的同时，考虑到其在线性，有些分析步骤和实验室方法会存在一定差异。TNP4110型总氮分析仪将样品消解氧化后，仪器法冷却沉淀约10 min后进行比色，比色时样品温度为40～50℃；而国标法[5]先自然冷却至室温20℃，后稀释定容，冷却沉淀时间较短可能造成样品混浊度较高，干扰测定；另外，遇到消解后有沉淀的样品，实验室可采用沉降、离心等办法去除沉淀，而仪器则无法自动判断或采取措施。

2.2　NPW-150型

江苏省太湖流域Y水质自动站的连续监测数据分析结果见图2和图3。Y站使用的总氮分析仪为NPW-150型，图2的连续监测结果显示，该站点总氮数据长期异常波动，但浊度与其监测数据无明显相关性。将该站于4月22日暂停使用总磷模块，仅监测总氮，发现总氮出值平稳。

图1　浊度对TNP4110型总氮分析仪测量的影响 Fig.1　The effect of turbidity on the measurement of Shimadzu TNP4110

图2　浊度对NPW-150型总氮分析仪测量的影响 Fig.2　The effect of turbidity on the measurement of DKK NPW-150

图3　总磷试剂对NPW-150型总氮分析仪测量的影响 Fig.3　The effect of total phosphorus analytical reagent on the measurement of DKK NPW150

与TNP4110总氮分析仪不同，NPW-150型采用与实验室方法类似的高温高压氧化法对样品进行消解；其次，采用了国标法的吸光度折算方法，按A=A220-2A275校正后的吸光度，定量得到总氮浓度。此外NPW-150型的管路系统与TNP4110型明显不同，采用的是注射器式的进样方式，相对容易因管路堵塞和漏气出现试剂残留现象。

3结论与建议

岛津TNP4110分析仪的总氮监测结果与水体浊度变化呈极显著相关，浊度值越高时，总氮浓度越高。DKK(哈希)NPW-150分析仪的总氮监测结果与水体浊度相关性不明显，但受总磷分析试剂干扰较大。

建议在今后的总氮自动分析仪器的升级改进过程中，岛津TNP4110分析仪应尽量在前处理单元就排除浊度对测量的影响，仪器最好安装有浊度干扰排除的功能；DKK(哈希)NPW-150分析仪应避免选用会干扰总氮测量的试剂和模块。

参考文献(References)：

[1]黄卫, 陈鸣, 徐亮. 太湖梅梁湾水环境监控预警体系研究[J]. 环境监控与预警, 2009(1): 6-9.

[2]王俊. 浊度对其他水质指示的影响[J]. 科技与企业, 2012(4): 321.

[3]李军, 陈程. 总氮总磷在线自动监测仪的现状与问题[J]. 中国环境监测, 2013, 29(2): 156-158.

[4]刘京, 马维琦, 陈光, 等. 在线自动监测仪与实验室国标方法测定地表水中总氮的比对分析[J]. 中国环境监测, 2007, 23(2): 37-39.

[5]环境保护部. HJ 636—2012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S]. 北京: 中国环境出版社, 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