探讨污水监测中氨氮比总氮高的原因

摘要：实验室在监测污水过程中出现氨氮含量高于总氮含量的情况，本文针对此情况，结合环境监测工作实际，通过对总氮的消解过程、实验室环境、水样存放时间、试剂配制控制等几个方面对实验结果产生的影响进行了分析研究，并对这些干扰因素的消除进行了讨论，为氨氮和总氮监测过程中的准确性提供了参考。

关键词：氨氮;总氮;水样监测;影响因素

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：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废水排入水体，使水中有机氮和各种无机氮化物含量增加，生物和微生物的大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水体质量恶化。湖泊、水库中含一定量的氮、磷类物质时，造成浮游生物繁殖旺盛，出现富营养化状态。因此，总氮是衡量水质的重要指标之一。

总氮在检测分析数值上包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和。氨氮仅指以游离氨（NH3-N） 或铵盐（NH4+）的形式存在于水中的氮。因此水质检测分析中所含的总氮一定大于氨氮， 至少氨氮不会高于总氮，但是在实际检测分析过程中有时会出现氨氮含量高于总氮含量的情况。

针对水质检测分析中氨氮含量高于总氮含量的情况，本文通过对某污水处理站的实际水样监测过程进行分析，分别从4个方面进行原因分析，找出氨氮含量高于总氮含量的原因。目前氨氮的测定方法有多种，本文氨氮实验分析数据采用纳氏试剂比色法，总氮实验分析数据采用《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。

1 实验方法原理

1.1 氨氮检测分析原理

水体中以游离态的氨（NH3 -N） 或铵离子（NH4+）形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该颜色的络合物在420 nm的波长内强烈吸收，吸光度与氨氮含量成正比，通过测定吸光度计算成氨氮的含量。

1.2 总氮检测分析原理

在120～124℃的碱性介质中，用过硫酸钾作氧化剂，将水中的氨氮和亚硝酸盐氮转化为硝酸盐，同时也将大部分有机氮转化为硝酸盐，而后用紫外分光光度计分别于波长220nm和275nm处测吸光度，从而计算出总氮含量。

2 实验主要仪器

2.1 氨氮实验仪器

上海恒平723可见分光光度计;金怡台式TDL-5离心机，离心管体积100mL;上海优普超纯水机（UPC-III-10T）。

2.2 总氮实验仪器

T6新世纪紫外可见分光光度计，配置20mm比色皿;上海申安医用高压灭菌器（LDZX-30KBS）;上海优普超纯水机（UPC-III-10T）。

3 试验结果

3.1 总氮消解过程的影响

HJ636-2002标准中测定总氮时消解的时间为30min，本次试验通过采用不同的消解时间验证消解时间对总氮测定值得影响，分别对20mg/L、50mg/L、70mg/L的标准样品进行不同时间消解，设置的消解时间依次为20 min、25 min、30 min、35 min、40min，监测结果见表1。

3.2 实验室环境造成的误差

3.2.1 无氮环境

在检测分析氨氮和总氮的过程中凡是能带入氮的试剂和水都不能在实验室中使用，并且在检测氨氮和总氮的实验需在不同的空间内进行，否则会导致实验用水不同程度地含有铵离子、氨氮总氮的检测相互干扰，这种环境对氨氮和总氮的检测分析造成的误差无法通过全程序空白完全扣除， 尤其给氨氮的实验测试带来的正误差更直接、更大。

3.2.2 实验试剂器皿间造成的影响

检测氨氮和总氮所需的试剂和玻璃器皿要分开存放，比色皿需配对使用，否则会影响空白值。检测使用的玻璃器皿应先用1：9的盐酸浸泡后，使用前再用无氨水反复冲洗多次，否则，也会造成空白值偏高。

3.3 水样存放时间对氨氮的影响

本实验通过某污水处理厂进水和某条岔沟的地表水水样存放天数对氨氮的影响进行探讨，水样存放天数以1d、2d、3d、4d、5d、6d进行了测试，结果见表2。

如图1所示，岔沟地表水氨氮含量随着存放时间的增加而降低，污水处理厂进水氨氮含量随着存放时间的增加而升高，说明地表水长期与空气接触面积广，水中溶解氧含量相对较多，水样处于好氧环境，好氧微生物在水样中发生硝化反应，导致氨氮降低;相反，污水处理厂进水的氧含量原本就很少，加上污水管网与大气隔绝，水样处于厌氧环境，微生物在厌氧环境下进行氨化作用生成氨氮，导致氨氮升高。

3.4 过硫酸钾试剂的影响

3.4.1 试剂质量的影响

总氮检测国标方法要求的过硫酸钾为一般普通分析纯，普通分析纯的过硫酸钾总氮含量不超过0.005%，但在市场上多数的厂家和不同批次的过硫酸钾质量存在差异，致使实际测定中得到的空白值吸光度差异较大。为了消除空白值吸光度的差异，总氮测试使用的过硫酸钾高可先进行温控提纯。根据多年的检测经验，未经温控提纯的过硫酸钾试剂测定的总氮值比经过温控提纯后的过硫酸钾试剂测定的总氮值偏低。

3.4.2 试剂配制的影响

过硫酸钾的溶解速度非常慢，若要加快溶解，最好采用水浴加热法，且水浴温度一定要低于60℃，否则过硫酸钾会分解失效。在配制碱性过硫酸钾溶液时，两者分开配制，等氢氧化钠冷却后再混合定容。若二者在一只烧杯中溶于水，应缓慢加水，同时搅拌，防止氢氧化钠放热使溶液温度过高引起局部过硫酸钾失效，最终导致总氮监测结果偏低。[4]

4 结论

通过消解时间不同对总氮结果的影响进行试验、水样保存时间不同对氨氮结果的影响测试等因素进行分析，找到总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，消解时间不足导致总氮值比真实值低;第二，针对含氧量较低的污水，氨氮值随水样保存时间的增加而增加;第三，测試总氮所需的过硫酸钾试剂应进行提纯后再使用，可以避免总氮检测值比真实值低。为了提高测定的准确性，建议将总氮消解时间设定为35min、水样保存时间不能超过3天、过硫酸钾使用前先进行提纯。

此外，实验室环境、测试器皿清洗与保存、过硫酸钾试剂的选用和配制过程的控制等均可能影响检测结果，在实际水样检测分析中需避免以上几个因素，确保检测值的真实准确。

参考文献

[1]何羽，孙林江.HJ 535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》不确定度评定[J].轻工科技，2013（2）：107-108.

[2]GB11894-19889，水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S].

[3]国家环境保护总局编委会.水和废水监测分析方法（第四增补版）[M].

[4]赵新鲜.过硫酸钾提纯方法对总氮测定结果的影响及控制[J].新疆水利，2013（3）：9-14.

收稿日期：2019-05-05

作者简介：张春宝（1985-），男，彝族，本科学历，助理工程师，研究方向为水环境综合治理。