地表水中总氮检测方法的改进分析

何松柳

（中建川洪国际建设有限公司，四川 南充 637000）

水体中有机氮和无机氮的总和被称为总氮，总氮作为一项重要监测指标，能够很好地反映水体的富营养化程度和受污染程度。当农田排水、生活污水以及含氮工业废水大量排放至水体中时，水体中的有机氮和各类无极氮化合物的含量就会出现明显上升，使得水体中一些生物和微生物类会迅速繁殖，导致水中溶解氧被大量消耗，水体质量不断恶化。当河流或湖泊等的氮、磷类物质含量超出一定标准时，就会出现浮游植物过于旺盛的情况，造成水体的富营养化[1-3]。纳氏试剂分光光度法是现阶段国际上用于测定氨氮最常用的一种方法，而碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法则是对总氮进行测量的一种方法。然而，在具体的检测过程中，一旦检测水样存在成分过于复杂或氨氮含量过高等情况，就有很可能出现水样中氨氮浓度超出总氮浓度的现象。本文主要针对出现此类现象的原因进行分析，并借助TOC/TN分析仪进行检测，所测数据可靠性较高。

1 原因分析

首先，利用碱性过硫酸钾作为消解液对总氮进行消解，水样中的氨氮与碱性过硫酸钾内的碱会产生反应，生成氨水[4-5]。氨水挥发后产生氨气和水，使得总氮测定结果下降。该化学反应方程式为：

由式（1）、式（2）不难发现，在总氮测定过程中，氨氮含量过高会对氨水的生产和氨气的挥发造成直接影响，从而导致总氮测定结果降低。

2 改进方法

2.1 仪器

仪器为德国耶拿分析仪器股份公司生产的耶拿multi N/C 2100/2100分析仪，并配置自动进样器。

2.2 仪器原理

直接将样品填充到反应管高温区中（炉温最高可达950℃），在该区域内，载气流中样品会出现氧化反应和高温催化反应，含氮化合物在消解作用下会转化为NO，而NO气体冷却在旋管冷凝器中后，TIC冷凝管内的冷凝水会和测定用气体分离，通过干燥、去除腐蚀性气体，利用NO检测器测定NO气体[6-7]。对氮氧化物浓度每秒重复进行多次测定，获得随时间变化的信号峰图，最后利用标准曲线计算其氮含量。

此种方法适用于检测各类复杂水样，由于不需要添加化学试剂，因此该方法具有环境效益突出、成本较低的优点。

2.3 标准曲线

配置总氮标准溶液，其浓度分别为0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、30.0 mg/L，利用自动进样针固定其体积，每次进样500 μL并进行分析，根据质量及其相应面积进行标准曲线的绘制（见图1），相关系数0.997，线性关系良好。

图1 总氮标准曲线

3 结果与讨论

采用国标方法、TOC/TN分析仪分别对203224总氮标准样品、200552氨氮标准样品以及含有较高氨氮的1#、2#、3#、4#、5#复杂地表水水样进行测定，具体测定结果如表1所示。

表1 国际方法与分析仪方法测定样品的具体结果

在标准样品方面，总氮标准样品203224真值处于（1.33±0.09）mg/L范围内，而氨氮标准样品200552真值处于（8.75±0.35）mg/L范围内[8]。由表1可以发现，氨氮测定采用纳氏试剂分光光度法、总氮浓度测定采用国标法碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，同时结合TOC/TN分析仪对总氮浓度进行测定的结果均为有效、准确。然而，针对氨氮浓度含量较高的复杂水样，采用国标法可能会出现氨氮浓度高于总氮浓度的情况，采用TOC/TN分析仪可以有效避免该现象，进而实现完全消解[9-10]。5个地表水样的加标试验结果如表2所示。

从表2可以看出，氨氮、TOC/TN分析仪对加标的回收率都能保持在95%～105%，证明氨氮和TOC/TN分析仪的试验数据准确、有效。

表2 氨氮、总氮加标结果

4 结论

环境监测站主要负责水质分析，必须时刻关注区域用水资源质量标准，完善水质监测体系其重要工作。传统的总氮测定方式通常以镉还原法、硝酸根电极法等为主，不但流程复杂，而且测定结果缺乏准确度。倘若氨氮测定采用纳氏试剂分光光度法、总氮浓度测定采用国标法碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，同时结合TOC/TN分析仪对总氮浓度进行测定，那么结果均为有效、准确。针对氨氮浓度含量较高的复杂水样，采用国标法可能会出现氨氮浓度高于总氮浓度的现象，而采用TOC/TN分析仪可以有效避免该现象。与国标法相比，采用TOC/TN分析仪测定主要具有以下优势：可以有效规避国标法中样品不完全消解现象，确保试验数据的有效性、准确性；配备自动进样器，可有效缩短试验时间，提高试验效率，适用于大批量水样的处理；在具体分析时无需添加化学试剂，不会与有毒有害试剂产生接触，从而节省成本，保护环境。