地表水中氨氮监测的质量控制

姜 薇

（徐州市新沂环境监测站，江苏 徐州 221400）

社会经济取得快速的发展的同时，也对生态环境造成了巨大的破坏。随着环境污染危机的加剧，人们开始认识到治理污染、保护环境的深远意义。其中，水是滋养生命的源泉，水污染问题严重威胁着人类的生存。近年来，关于水污染的新闻报道屡见不鲜，水污染造成的严重后果触目惊心。因此，加强水污染的治理，是改善生态环境、确保人类可持续发展的重要工作。而做好水污染治理的首要前提便是要做好地表水质量的监测。只有运用科学可靠的方法，来准确了解水体的健康卫生、受污染严重程度等方面的信息数据，才能为有针对性地实施水污染治理提供有力的依据[2]。目前，地表水污染主要来自工业生产、人类生活排放出的大量废水，还有水体内部包含的各种有机物造成的污染。对地表水质做出准确无误的分析，氨氮含量是非常重要的参考指标。

1 氨氮在地表水体中的特性变化

在天然水体中包含多种多样的有机物，以含量多少为标准进行划分，主要包括氢、碳、氮、磷、氧等化合物。其中，氮元素化合物有着较高的不稳定性，其在进入水体后，在微生物分解、外部环境等作用下，发生着剧烈的生物化学变化，在经过初期剧烈的反应后，最终形成结构特性较为简单的无机化合物[3]。由此可见，通过氨氮元素在水体中的活动表现以及产生化合物的具体形态等方面的信息数据的分析，可以对水体是否受到污染，以及受污染的程度做出准确的判定。地表水中氨氮元素（NH3-N）的主要表现形式为游离氨（NH3）或铵盐（NH4+），这些成分主要来源于工业生产排放的废水和城市生活排放的污水中的含氮有机物在微生物分解作用下形成的产物。例如，很多生产领域的工业企业排放的诸如焦化废水、合成氨废水以及农业生产排放的水，都包含大量的氨氮成分。另外，氮元素在水体中的表现是剧烈而不稳定的，硝酸盐、亚硝酸盐、氨和有机氮，都是氮在水体中的表现形式。并且这些表现形式会通过生物化学反应而相互转化，这些便是氮元素的循环机理。部分需氧菌氨在初步转化为亚硝酸盐后，会进一步转化为硝酸盐。在厌氧环境中，水中的亚硝酸盐又可还原产生氨。因此，将氨氮的反应机理应用到水污染监测工作过程中，既要对样本进行微生物学检验，还要分析水在自我净化过程中与其他含氮化合物产生的具体反应。如果未对水进行细菌学检查，那么可以通过化学分析对水体的污染、卫生情况进行分析判定。例如，如果水体中的氨氮含量大于0.06 mg/L，就可以认定该水体存在着一定的污染。如果氨氮含量较少，对人体健康是不会产生明显危害的，该元素存在于水中是有机物正处于分解状态的有效体现。如果氮元素含量过大，则意味着该水体在近期受到过严重的污染；如果检测结果显示除了氮元素以外，还同时存在着一定含量的亚硝酸盐（氮），那么则意味着该水体长期受到严重的污染。如果亚硝酸盐含量过高，就意味着微生物的活动非常剧烈，污染程度正在增大；如果氮元素（硝酸盐）和氮元素化合物同时存在，则意味着水体正在发挥“自我净化”功能，有机物分解尚未完成；如果水体中氮元素化合物主要表现为硝酸盐形式，那么就可以确定该水体已经受到长时间的污染，含氮有机物已经完成分解，并产生了充分的氧化反应，这也就意味着水体污染最严重的时期已经过去，对水体的质量不会产生较大的影响。通过上述生物、化学特性分析，可以得出以下结论：如果水体样本中包含有较多的硝酸盐氮，并且还包含其他种类的氮元素化合物，就可以判定水体正在发挥着自我净化的作用，有机物分解也正在进行。如果将该水体作为饮水源，则需要进行科学规范的消毒处理，否则就不能作为饮用水使用。

2 氨氮监测在判定地表水质量中发挥的重要作用

在地表水中包含着多种多样的有机物，其中当属氮元素在多种化合物中反应表现最不稳定。在地表水中，氨氮的活动是处于游离状态的，该元素进入水体后，受到外部环境因素的影响，氮元素会随着微生物的分解而快速产生化学反应，最终形成无机化合物存在于水体之中。当今社会，工业发展产生的大量废水和城市化产生的大量生活污水，是对地表水造成污染的主要原因。此类污水、废水在未经过有效净化处理的情况下被排放出来，其含有大量的由于微生物分解而产生的含氮化合物成分。因此，工作人员可以根据该特性，通过对水中含氮有机物含量进行监测来对水污染程度做出准确的分析判断，进而为获得准确可靠的水质监测结果提供有力依据。如果水体受到不同程度的污染，氮元素在水环境中会表现出不同的存在形式。根据以往的研究结果和经验来看，主要有以下几种存在形式：亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨氮以及有机氮。对氮元素具体表现形式进行准确检测，能够极大地保证水体污染程度检测结果的准确性与可靠性。如果氨氮的含量处于较高的状态时，会对水中的鱼和饮用该水的人造成一定的危害。另外，氮在微生物的作用下容易产生化学反应，造成氮的循环现象，即所谓的水的“自我净化”。因此，相关单位和人员在开展水质检验过程中，除了要分析参考样本的生物学结构因素以外，还要考虑水体自身的自我净化因素。在对两方面因素进行综合分析的基础上，来获取更加精确无误的检测结果。

3 常用的氨氮检测方法

目前，国内相关行业较为常用的氨氮检测方法主要有以下几类，即纳氏比色法、苯酚—次氯酸盐比色法、水杨酸—次氯酸盐比色法、电极法等。对于氨氮含量较高样本的检测，则采用蒸馏—酸滴定法更为适用[4]。从检测方法的发展历程来看，目视比色法是较为成熟的方法，而后光电比色计、分光光度计等方法相继被提出和应用。随着环境监测技术的快速发展，离子色谱法被逐渐应用到水体氮元素的检测中来，取得了突出的成效。该方法的最大优势便是采集的样本无需再进行预处理。纳氏比色法是长期以来最为主流的氨氮检测方法，目前依然受到广泛的应用与认可。该方法又称为纳氏试剂分光光度法，其应用原理是：以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮的含量成正比，于波长420 nm处测量吸光度。如果反应物的颜色较深，那么就意味着氨氮含量较高，如果颜色较浅，则意味着水体中氨氮含量较少。

4 地表水中氨氮监测方法的应用需要注意的问题

4.1 确保样品采集和保存的规范性

氨氮在水体中的活动较为复杂多变，稳定性较差，因此，为了确保监测分析结果的准确性和可靠性，必须采用科学规范的方法使样品保持良好的稳定性。水体样本中的氨氮元素很难得到稳定的控制，水体样本想要得到长期有效的保存，具有一定的难度。根据以往大量科学研究和案例实践来看，采用加酸、过滤除菌、冷藏等方法都能够获得较为理想的保存效果。目前，最为可靠的方法便是在完成水体采样后的第一时间进行实验分析，尽量最快完成。该方法主要适用于饮用水、地表水的水质监测，该类水体的样本采集较为简单。对于较难采集的水体样本，在采集后的第一时间加入0.8 mL浓硫酸/升，然后放置在4 ℃左右的环境下进行保存，并且尽量在24小时内完成检测。

4.2 及时消除监测工作的干扰因素

在对地表水水体样本进行氨氮的监测中，由于该两种元素有着非常敏感的反应特性，容易在其他种类元素和化合物的作用下产生多种多样的生物化学反应，因此，及时消除不利于氨氮监测质量控制的干扰因素尤为关键。在具体的操作实践中，要重点加强对脂肪胺、芳香胺、醛类、丙酮、醇类和有机氯胺类等有机化合物以及铁、锰、钙、镁和硫等无机离子等干扰因素的消除和控制，上述物质成分在与氨氮元素的接触反应中，会导致水体浑浊或者颜色异常，从而对比色检测造成严重的干扰，导致检测结果的准确性得不到有效保证。为了实现对相关干扰因素的有效消除和控制，在开展样本监测操作之前，要对样本进行絮凝、沉淀、过滤或蒸馏预处理。与此同时，对于水体样本中存在着挥发性、还原性较强的干扰成分，应当在酸性条件下进行加热处理，这样可以将这些干扰成分进行有效地清除。另外，在氨氮监测中所使用的各种试剂和稀释液等，要添加使用无氨蒸馏水来进行辅助。如果水体样本中的游离氨含量超过3 mg/L，则不需要使用无氨蒸馏水。也就是说，无氨蒸馏水的质量会对监测质量造成非常重要的影响。如果条件允许，尽量在当天完成无氨蒸馏水的制作，这样才有利于监测质量的提升。

4.3 严格控制样本的酸碱度

在应用纳氏试剂检测方法对水体的氨氮进行监测过程中，酸碱度会对试剂显色产生重要影响。如果水体样本的酸性过大，会导致试剂显色不足，进而使得获取的监测结果数据偏低；如果水体样本的碱性过大，则容易导致水体过于浑浊，进而导致获取的监测数据严重失真。在纳氏试剂的配制过程中，碱性试剂会因为产生溶解热而导致溶液温度的明显升高，若此时把两种液体混合，则会产生汞离子沉淀。针对这些特性，应当将碱液进行充分冷却再开展后续的操作处理。

4.4 确保纳氏试剂的配制质量

纳氏试剂具有较强的毒性，在水体样本氨氮的监测中必须严格规范使用，避免发生中毒等安全事故。在具体的配制实践中，为了保证纳氏试剂有良好的显色能力，配制时务必控制氯化汞的加入量。因此，在配制过程中，要对碘化汞和碘化钾两种物质的用量配比进行严格精确地把控，按照相关规定，一般控制在2.3∶5的标准最为适宜，在实践操作中，要尽量与该标准接近，并且要保证纳氏试剂具有较高的灵敏度。如果纳氏试剂的保存时间较长，在使用时应当添加适量的氨氮标准液来确定显色效果，并且要对产生的吸光度进行校对，在加入试剂2个小时内样本不得出现浑浊现象，否则就需要重新进行配制。在配制氨氮的临时标准（用氯化铵标准液和无氨蒸馏水配制，再加纳氏试剂显色）时，必须要保证新鲜度，不得放置过夜。当严格按照上述流程要点完成监测操作后，能够得出准确可靠的氨氮监测结果。

5 加强地表水中氨氮监测的质量控制对策和建议

5.1 合理选择监测方法

在上文的论述中可以获知，目前，已经有多种非常成熟的氨氮含量监测方法，其中以纳氏试剂光度法（纳氏比色法）的应用最为广泛，该方法的应用需要配制使用碘化汞和碘化钾溶液，然后让水体样本中呈游离状态的氨或者铵盐在碱性环境中产生化学反应，最终形成淡红棕的化合物。该方法的原理是通过查看吸光度来准确判定样本中氨氮的含量。从该技术方法提出至今，已经得到多次的改进和更新，目前，更为成熟可靠的仪器比色法在氨氮监测领域得到了青睐和认可。与此同时，不管是比色计还是光度计的应用，都让纳氏比色法监测的准确度得到了明显提升，并且该方法还有着操作简单、成本较低等优势，可以作为地表水体氨氮监测的第一方法选择。

5.2 严格控制样品采集质量

在开展地表水中氨氮监测工作实践中，首先要精心准备盛放样品的器具，要使用洗涤剂和自来水将相关器具清洗干净，用肉眼不得看见任何污垢，然后再使用无氨水进行荡涤，该操作要至少完成三次，在将器具清洗干净并沥干水分后方可投入使用。其次，要认真仔细地开展水体样本采集工作，在此过程中，要避开水体表面存在的漂浮物，确保采集的水体样本干净清洁。

5.3 严格规范地保存水体样本

由于氨氮具有较强的不稳定性，因此，必须要对采集样本做好精心的保管，以此来促进样品保持良好的稳定性，这样才能为提升监测质量打下良好的基础。要将采集的水体样本放置在聚乙烯瓶或玻璃瓶中进行保存，并且要立即开展行动，尽快完成检测工作。另外，当水体样本采集完成后，要在第一时间对其进行试剂检测，这样可以有利于提升检测结果的准确性。如果在采集样本后的第一时间无法及时进行检测，则应当在样本中加入浓硫酸，然后再进行保存。放置在4 ℃左右的环境下进行保存，检测时间也尽量不超过24小时。

5.4 加强监测所用试剂的质量管控

在对地表水中氨氮含量进行监测的实验中，需要对实验试剂的配比进行科学准确地把控，要合理使用无氨水或去离子水，防止样本在有机化合物的作用下导致水体颜色出现异常，进而对比色结果的准确性造成干扰。使用无氨蒸馏水对溶液进行配比和稀释，如果条件允许，应当使用当天配制的无氨蒸馏水更为适宜，这样获取的检测结果才更加精准无误。在配比操作中使用的蒸馏水要存放在玻璃瓶中，每次在取出蒸馏水后要将瓶盖按压密实。另外，由于纳氏试剂存在着较大的毒性，在具体的使用操作中必须要小心谨慎。在制作配比中，尽量按照碘化汞和碘化钾2.3：5的标准进行配比，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放于暗处，可以稳定一个月。如果试剂的储存时间过长，要对该试剂进行吸光度测试，如果在2个小时以内出现浑浊，则禁止使用，需要重新进行纳氏试剂的配制。

5.5 加强监测结果的质量控制

为了确保氨氮监测结果的准确无误，需要绘制标准规范的校准曲线。使用容量为50 mL的比色管吸取不同量的氨标准使用液，严格按照规定的操作流程来进行比色。与此同时，要对纳氏试剂的使用量进行准确合理地把控，比色的光程、波长等指标要在规范操作的基础上来完成吸光度的检测，最后再根据检测数据进行校准曲线的绘制。在该环节的操作中，需要强调的是校准曲线的显色反应时间要和样品分析时间保持一致。

5.6 严格按照流程规范开展监测

要严格按照科学规范的操作步骤和流程开展氨氮监测工作。在对水体样品进行监测时，要保证每一个水体样品都处于同一环境状态，以此来增强对样本检测结果合格率的控制效果。与此同时，要完整详细地记录每一个监测步骤产生的数据信息，最后将记录的相关信息数据与实验数据进行整理汇总，交由质量管理人员进行审核校正。特别是监测工作涉及的重点环节，更是要做好全程跟踪记录工作，为监测数据的分析对比工作提供翔实的依据。

6 结语

综上所述，要想充分保证地表水质的监测质量，扎实严谨地做好氨氮检测工作尤为关键。只有严格按照相关操作标准和规程，对氨氮检测、实验的各个环节流程进行严格的质量把控，才能得出准确、可靠的数据结果，从而为水质分析检验工作高质量、高标准完成打下坚实的基础，有力推动我国水污染治理工作不断取得新的成效[5]。本文首先对氨氮在地表水体中的特性变化进行了分析介绍，然后分别对氨氮监测在检验地表水质量中发挥的重要作用、常用的氨氮检测方法进行了分析总结，又着重强调了地表水中氨氮监测方法的应用需要注意的问题，最后就如何加强地表水中氨氮监测的质量控制提出了建议和对策，希望能够为从业人员的研究与实践提供一些有益的参考和借鉴。