河流水质中氨氮、硝酸盐氮和总氮的测定及处理研究

龙瑞凤

（四川省阿坝生态环境监测中心站，四川 阿坝州624000）

前言

河流的水质问题深刻影响着人们的日常生活、水产业以及农业的发展。近年来，由于农业的发展、生活污水以及重工业废水的排放，不可避免地造成了水质中的氨氮类成分的堆积，从而加快了水质的恶化，给水质的处理也造成了一定影响。水质中总氮包括：有机态氮和无机态氮，其中游离氨、铵盐、硝酸盐氮或亚硝酸盐氮以及其他形式的氨氮是导致水体富营养化的主要原因。水体富营养化后，不仅对生态环境造成一定的影响，长期饮用对人体也会造成较大的危害。因此，对水质中的氨氮、硝酸盐氮和总氮进行监测并有效地处理具有重要的现实意义。

河流水质中氨氮的测定，首先，要对水体有一个全面、准确的分析和判断；其次，利用合适的方法对水体进行相应的检测，可以明确污染物的主要成分，有利于制定相应的处理措施。

1 水质中氨氮、硝酸盐氮和总氮的测定方法

1.1 显色剂对比法

显色剂对比法原理为：水体中游离的氨氮与所用的化学试剂接触并发生化学反应后，可生成黄棕色的络合物。络合物颜色与氨氮的量成正比关系，通过将黄棕色络合物的颜色与标准色卡比对，即可判断水体中氨氮含量的高低。显色剂比色法测定氨氮的含量使用范围为0.05～2.00 mg·L-1。该方法使用简便，速度快，效果明显，可用于水质的取样初步检测[1]。

1.2 纳氏试剂分光光度法

纳氏试剂分光光度法是水质中氨氮、硝酸盐氮和总氮的测定最常用的方法，其原理为：使用碘化钾和碘化汞的碱性溶液加入到水样品中，可与样品中的氨发生反应，从而生成淡红棕色胶状的化合物，并且该颜色可吸收波长较宽，可适用于河流水、地下水、工业废水和生活污水。纳氏试剂分光光度法测定氨氮的含量使用范围为0.025～2.00mg·L-1之间[2-3]。

1.3 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法

其原理为：水样品在120～124℃的温度条件下，碱性过硫酸钾溶液加入到水样品中后，可与样品中含氮化合物发生反应，并可将氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法分别在220 nm和275 nm波长处的测定吸光度A220和A275，从而可计算校正吸光度A（A=A220-2A275），测得的总氮含量与A成正比[4，5]。

1.4 气相分子吸收光谱法

气相分子吸收光谱法是根据水体中氨氮物质对不同波长的光可选择性地吸收而建立的方法。该法不仅可以对氨氮物质进行定性分析，也可以测定氨氮物质的含量。其测试步骤为：首先，将待测成分在一定条件下转变成气体分子，通过载入测量系统后，在一定的分析条件下测定其对特征光谱吸收。其原理为：水样品在酸性条件下，首先加入无水乙醇后进行煮沸，其目的为除去亚硝酸盐等的干扰，加入一定量的次溴酸盐氧化剂，将氨氮以及铵盐氧化成亚硝酸盐，最后，采用气相分子吸收光谱法测得样品中氨氮的含量[6，7]。

1.5 酚二磺酸法

酚二磺酸法测定范围较宽，显色稳定，其原理为：在碱性溶液中，硝酸盐氮可以在无水的条件下与酚二磺酸发生化学反应生成黄色的硝基二磺酸酚，因此可使用该方法进行定量测定。但该方法反应条件较难控制，造成回收利用率不稳定[8-9]。

1.6 靛酚蓝法

目前，改良后的靛酚蓝法可在室温下显色，操作方法简单，试剂比较稳定，并且具有较好的重现性和灵敏度。其原理为：水体中的氨氮成分与氯发生反应生成一氯氨。在高pH的室温下，当有亚硝酰氰铁络离子存在时，一氯氨与酚发生反应生成靛酚蓝，通过比对标准溶液的显色即可测得氨氮含量[10，11]。

2 水质中氨氮、硝酸盐氮和总氮的测定影响因素

在对水质中的氨氮进行测定时，往往会受到一定因素的影响，不仅对氨氮的测量结果的准确性造成一定的影响，也会对水质的处理方法的判断造成干扰。因此，在测定过程中，排除测定过程中的影响因素至关重要。

目前的研究中，氨氮、硝酸盐氮和总氮的测定影响因素可分为外部因素影响和内部因素影响。其中，外部因素有：前处理影响、试剂纯度影响、光波影响、消解时间影响、温度影响、检测方法精密度影响等；内部因素影响主要有：pH影响、盐度影响、气泡影响以及水质中其他物质影响等[12-14]。

因此，水质检测需要从检测水、检测方法、溶解试剂、溶解温度、测定时间等角度进行分析，明确总氮测定的影响因素，是检验水质总氮成分，保证测定结果准确性的重要保障。当然，确定测定过程中的相关影响后，应该使用一定的前处理方法，排除干扰因素和影响。

3 水质中氨氮、硝酸盐氮和总氮的处理方法

3.1 生物法

生物法脱氮，是指在缺氧条件下，反硝化菌属、硫杆菌属、假单胞菌属等微生物可利用作为电子受体，在无氧呼吸时，可将硝酸盐还原为氮气[15，16]。其过程可表示为：

3.2 化学方法

催化还原脱氮法主要是在碱性条件下，采用具有氧化性的催化剂或者金属催化剂与水体中的氨氮类发生反应，从而达到去除硝酸盐氨氮的目的[[17,18]。

电化学处理法可深度去除水体中微量硝酸盐氮，其原理为：将含有硝酸盐的污水引入到电解槽中；使用直流电源进行电解，在电解池阴极区可将硝酸盐还原生成，在阳极区生成的ClO-及OH-可将亚硝酸盐和氨态氮氧化为硝酸盐和氮气，经过在阴极和阳极之间连续的还原氧化过程，水中的硝酸盐可全部转化为无害的氮气并排放到空气中，最终实现氨氮、硝酸盐氮和总氮的降解[19，20]。

3.3 物理法

电渗析法，该法具有高效低耗的优点，可使硝酸盐浓度从50mg·L-1降低到25mg·L-1以下，并且处理过程中，不需要添加任何化学试剂。其原理为：利用离子交换膜在电位差推动下从水体中脱除硝酸盐氨氮离子[23，24]。

吹脱法，该法包括空气吹脱和蒸汽吹脱两种气体吹脱方法。其原理为：气液相平衡和传质速度理论。首先将氨氮水样品的pH值调节为碱性条件，铵离子在碱性条件下可以转化为氨分子。随后，向水中通入气体并使得气体与液体充分接触，这时气体可与挥发性氨氮分子一同排出。使用蒸汽吹脱法可以使氨氮去除率达到90%以上，并具有可回收利用处理后得到的氨的优点，但其缺点为能耗大。空气吹脱法的氨氮去除效率低于蒸汽吹脱法，但该法不仅能耗低，其设备相对简单、操作方法也比较方便，并且用硫酸作为吹脱氨氮的吸收剂时，可得到化肥用的硫酸铵[25，26]。

4 结语

目前，由于我国的河流众多，污染层次以及污染种类不尽相同，因此，针对不同的河流水质的监测和处理应制定准确的处理措施。除此之外，由于目前污染物种类的不断增加，还应积极研究更加准确而有效的处理方法，为河流水质的安全提供可靠的保障。