黃 輝,魏因布需納·喬納森

(1.恩德斯豪斯分析儀器(蘇州)有限公司，江蘇 蘇州 215021；2.恩德斯豪斯分析儀器(德國)有限公司，蓋林根 70839)

0 引言

在城鎮(zhèn)污水處理廠中，氨氮是非常重要的測量指標[1]。氨氮在線監(jiān)測儀已被廣泛應用在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中[2]。靛酚藍分光光度法(以下簡稱靛酚藍法)在測量氨氮時不涉及有毒重金屬試劑，具有對環(huán)境二次污染較小、測量靈敏度高等特點。目前，很多在線氨氮監(jiān)測儀器采用靛酚藍法[3]。環(huán)境監(jiān)測部門經(jīng)常使用試驗室方法對在線氨氮監(jiān)測儀進行評估。由于納氏試劑分光光度法(以下簡稱納氏法)具有操作簡單、顯色直觀等特點，很多試驗室采用納氏法進行氨氮測量[4]。

按照國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級A標準，當水溫高于12 ℃時，氨氮每日最高允許排放濃度為5 mg/L[5]。隨著污水處理技術(shù)的提高，很多城鎮(zhèn)污水處理廠的出水氨氮濃度甚至小于1 mg/L。然而在測量低濃度的出水氨氮時，納氏法和靛酚藍法的測量結(jié)果有時會出現(xiàn)很大差異。其原因可能是出水水質(zhì)較為清澈，很多試驗室在使用納氏法時不使用蒸餾預處理。為了證明這種猜測，本文通過納氏法和靛酚藍法的對比試驗來研究導致這種測量偏差的原因，并提出解決方法。

1 試驗設計

試驗包括測量氨氮標準液和城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣2個部分。

嚴格按照環(huán)境保護部的水質(zhì)氨氮測量標準，使用靛酚藍法(HJ536)[6]和納氏法(HJ535)[7]對標準液進行測量。根據(jù)測量標準，在測量標準液時無需蒸餾預處理。氨氮濃度范圍為0～2 mg/L。通過對比測量結(jié)果和標液濃度，評估這兩種方法的差異。

對同一種城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣，采用納氏法蒸餾預處理、納氏法無蒸餾預處理、靛酚藍法和標準溶液加入法4種方法測量其氨氮濃度，并進行對比試驗。①使用納氏法同時進行蒸餾預處理。②同時使用納氏法和酒石酸鉀納，但不進行蒸餾預處理，加入適量酒石酸鉀納溶液以消除鈣、鎂等金屬離子的干擾。③使用靛酚藍法但不進行蒸餾預處理。④使用標準溶液加入法。通過對比4種方法的測量結(jié)果，評估哪種方法可以更加準確地測量低濃度的出水氨氮。

2 試驗結(jié)果和分析

按照環(huán)境保護部的水質(zhì)氨氮的測量標準，分別使用靛酚藍法和納氏法測量標液的濃度，對比結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，分別使用靛酚藍法和納氏法進行標液測量時，測量濃度和標液濃度非常匹配，不存在測量差異。

圖1 濃度測量對比圖Fig.1 Comparison of the concentration measurement

在測量城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣試驗中，按照納氏法的國家測量標準，對水樣進行預蒸餾處理。利用上節(jié)所述4種方法測量同一出水的氨氮濃度，測量結(jié)果如表1所示。

表1 濃度測量結(jié)果Tab.1 Concentration measurement results

從表1可以看出，使用蒸餾預處理的納氏法、靛酚藍法和標準溶液加入法的測量結(jié)果基本一致，測量濃度為(0.11±4%) mg/L。因此，0.11 mg/L可以被認為是水樣實際氨氮值。然而，不使用蒸餾預處理的納氏法測量結(jié)果(0.324 mg/L)遠高于其他測量結(jié)果。因此，對于污水的氨氮測定，尤其對于低濃度氨氮的污水處理廠的出口水樣，如果使用納氏法進行測量，則必須使用蒸餾預處理來排除干擾物，否則測量結(jié)果會遠高于實際氨氮值。同時，大部分氨氮在線監(jiān)測儀使用的靛酚藍法，可以準確地測量出口水樣的實際氨氮濃度。

新疆烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站[8]同時使用絮凝沉淀法和蒸餾法對污水進行對比試驗，最終使用納氏法進行比色。結(jié)果顯示，采用蒸餾法所測定的值(0.16 mg/L)比絮凝沉淀法(0.80 mg/L)所測定的值要小得多。蒸餾法消除了水中的干擾離子，因此測定值較低。在對生活污水進行納氏法測定時，需要進行蒸餾預處理。

由此可見，采用納氏法對污水出水口的在線監(jiān)測儀器進行評估時，必須進行蒸餾預處理。然而這種蒸餾預處理的方法在實際操作中較為繁瑣。

另一種評估在線監(jiān)測儀器的方法是使用質(zhì)控水樣來代替實際水樣。中華人民共和國環(huán)境保護部辦公廳在2015年發(fā)布的《關于以低濃度質(zhì)控樣代替氨氮、總磷實樣進行比對監(jiān)測和評價有關問題的復函》(環(huán)辦函[2015]1298號)中表示，當進行氨氮水質(zhì)自動分析儀比對監(jiān)測時，如果實際水樣試驗室手工監(jiān)測濃度小于1 mg/L，可采用濃度為0.5 mg/L的質(zhì)控樣替代實際水樣進行試驗。通過這種替代，環(huán)境監(jiān)測部門在評估在線水質(zhì)監(jiān)測儀時，不僅可以減少預蒸餾的麻煩，而且避免了水中的干擾物，可以更加精確地評估監(jiān)測儀的工作狀態(tài)。

當水樣和納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物時，如果不及時進行比色，會出現(xiàn)淡紅棕色沉淀，從而影響

測量結(jié)果。如果用納氏法測量標液，在混合標液和納氏試劑后，混合液是穩(wěn)定、均勻混合的。在混合沒有經(jīng)過蒸餾預處理的污水水樣和納氏試劑后，混合液不穩(wěn)定，5 min內(nèi)出現(xiàn)淡紅棕色絡合物。即使混合經(jīng)過蒸餾預處理的污水水樣和納氏試劑，混合液仍然不穩(wěn)定，10 min后會出現(xiàn)淡紅棕色沉淀物。

3 結(jié)束語

通過靛酚藍法和納氏法的對比試驗可以看出，檢測具有較低氨氮濃度的污水處理廠出水時，靛酚藍法和使用蒸餾預處理的納氏法的測量結(jié)果是準確的。而不經(jīng)過蒸餾預處理的納氏法則無法排除出水口水樣中的干擾物。這些干擾物將嚴重影響氨氮的測量結(jié)果，從而導致測量結(jié)果遠高于實際氨氮值。在這種低濃度氨氮的水質(zhì)環(huán)境下，不需要蒸餾預處理的靛酚藍分光光度法比納氏法更加準確和方便。

參考文獻:

[1] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2006.

[2] 李潔，吳學偉.氨氮分析儀應用研究[J].凈水技術(shù)，2007，26(2)：64-66.

[3] 何雙.淺談氨氮在線分析儀比對驗收監(jiān)測的現(xiàn)狀及建議[J].綠色科技,2013(5):208-209.

[4] 王文萍，郭周芳，尚偉偉，等.水中氨氮的測定方法[J].水科學與工程技術(shù)，2012(3)：26-28.

[5] 國家環(huán)境保護總局科技標準司.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準：GB 18918-2002[S].北京：國家環(huán)境保護總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,2002.

[6] 中華人民共和國環(huán)境保護部.水質(zhì)氨氮的測定水楊酸分光光度法:HJ-536-2009[S].北京：中華人民共和國環(huán)境保護部,2009.

[7] 中華人民共和國環(huán)境保護部.水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法:HJ-535-2009[S].北京：中華人民共和國環(huán)境保護部,2009.

[8] 郭艷玲,王佳,趙麗莉,等.氨氮蒸餾與不蒸餾的比對試驗水質(zhì)氨氮的測定[J].大眾科技,2010,18(10):7-8.