姜 薇

（徐州市新沂環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 徐州 221400）

社會經(jīng)濟(jì)取得快速的發(fā)展的同時，也對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞。隨著環(huán)境污染危機(jī)的加劇，人們開始認(rèn)識到治理污染、保護(hù)環(huán)境的深遠(yuǎn)意義。其中，水是滋養(yǎng)生命的源泉，水污染問題嚴(yán)重威脅著人類的生存。近年來，關(guān)于水污染的新聞報道屢見不鮮，水污染造成的嚴(yán)重后果觸目驚心。因此，加強(qiáng)水污染的治理，是改善生態(tài)環(huán)境、確保人類可持續(xù)發(fā)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質(zhì)量的監(jiān)測。只有運(yùn)用科學(xué)可靠的方法，來準(zhǔn)確了解水體的健康衛(wèi)生、受污染嚴(yán)重程度等方面的信息數(shù)據(jù)，才能為有針對性地實施水污染治理提供有力的依據(jù)[2]。目前，地表水污染主要來自工業(yè)生產(chǎn)、人類生活排放出的大量廢水，還有水體內(nèi)部包含的各種有機(jī)物造成的污染。對地表水質(zhì)做出準(zhǔn)確無誤的分析，氨氮含量是非常重要的參考指標(biāo)。

1 氨氮在地表水體中的特性變化

在天然水體中包含多種多樣的有機(jī)物，以含量多少為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，主要包括氫、碳、氮、磷、氧等化合物。其中，氮元素化合物有著較高的不穩(wěn)定性，其在進(jìn)入水體后，在微生物分解、外部環(huán)境等作用下，發(fā)生著劇烈的生物化學(xué)變化，在經(jīng)過初期劇烈的反應(yīng)后，最終形成結(jié)構(gòu)特性較為簡單的無機(jī)化合物[3]。由此可見，通過氨氮元素在水體中的活動表現(xiàn)以及產(chǎn)生化合物的具體形態(tài)等方面的信息數(shù)據(jù)的分析，可以對水體是否受到污染，以及受污染的程度做出準(zhǔn)確的判定。地表水中氨氮元素（NH3-N）的主要表現(xiàn)形式為游離氨（NH3）或銨鹽（NH4+），這些成分主要來源于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水和城市生活排放的污水中的含氮有機(jī)物在微生物分解作用下形成的產(chǎn)物。例如，很多生產(chǎn)領(lǐng)域的工業(yè)企業(yè)排放的諸如焦化廢水、合成氨廢水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的水，都包含大量的氨氮成分。另外，氮元素在水體中的表現(xiàn)是劇烈而不穩(wěn)定的，硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨和有機(jī)氮，都是氮在水體中的表現(xiàn)形式。并且這些表現(xiàn)形式會通過生物化學(xué)反應(yīng)而相互轉(zhuǎn)化，這些便是氮元素的循環(huán)機(jī)理。部分需氧菌氨在初步轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽后，會進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。在厭氧環(huán)境中，水中的亞硝酸鹽又可還原產(chǎn)生氨。因此，將氨氮的反應(yīng)機(jī)理應(yīng)用到水污染監(jiān)測工作過程中，既要對樣本進(jìn)行微生物學(xué)檢驗，還要分析水在自我凈化過程中與其他含氮化合物產(chǎn)生的具體反應(yīng)。如果未對水進(jìn)行細(xì)菌學(xué)檢查，那么可以通過化學(xué)分析對水體的污染、衛(wèi)生情況進(jìn)行分析判定。例如，如果水體中的氨氮含量大于0.06 mg/L，就可以認(rèn)定該水體存在著一定的污染。如果氨氮含量較少，對人體健康是不會產(chǎn)生明顯危害的，該元素存在于水中是有機(jī)物正處于分解狀態(tài)的有效體現(xiàn)。如果氮元素含量過大，則意味著該水體在近期受到過嚴(yán)重的污染；如果檢測結(jié)果顯示除了氮元素以外，還同時存在著一定含量的亞硝酸鹽（氮），那么則意味著該水體長期受到嚴(yán)重的污染。如果亞硝酸鹽含量過高，就意味著微生物的活動非常劇烈，污染程度正在增大；如果氮元素（硝酸鹽）和氮元素化合物同時存在，則意味著水體正在發(fā)揮“自我凈化”功能，有機(jī)物分解尚未完成；如果水體中氮元素化合物主要表現(xiàn)為硝酸鹽形式，那么就可以確定該水體已經(jīng)受到長時間的污染，含氮有機(jī)物已經(jīng)完成分解，并產(chǎn)生了充分的氧化反應(yīng)，這也就意味著水體污染最嚴(yán)重的時期已經(jīng)過去，對水體的質(zhì)量不會產(chǎn)生較大的影響。通過上述生物、化學(xué)特性分析，可以得出以下結(jié)論：如果水體樣本中包含有較多的硝酸鹽氮，并且還包含其他種類的氮元素化合物，就可以判定水體正在發(fā)揮著自我凈化的作用，有機(jī)物分解也正在進(jìn)行。如果將該水體作為飲水源，則需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的消毒處理，否則就不能作為飲用水使用。

2 氨氮監(jiān)測在判定地表水質(zhì)量中發(fā)揮的重要作用

在地表水中包含著多種多樣的有機(jī)物，其中當(dāng)屬氮元素在多種化合物中反應(yīng)表現(xiàn)最不穩(wěn)定。在地表水中，氨氮的活動是處于游離狀態(tài)的，該元素進(jìn)入水體后，受到外部環(huán)境因素的影響，氮元素會隨著微生物的分解而快速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成無機(jī)化合物存在于水體之中。當(dāng)今社會，工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的大量廢水和城市化產(chǎn)生的大量生活污水，是對地表水造成污染的主要原因。此類污水、廢水在未經(jīng)過有效凈化處理的情況下被排放出來，其含有大量的由于微生物分解而產(chǎn)生的含氮化合物成分。因此，工作人員可以根據(jù)該特性，通過對水中含氮有機(jī)物含量進(jìn)行監(jiān)測來對水污染程度做出準(zhǔn)確的分析判斷，進(jìn)而為獲得準(zhǔn)確可靠的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果提供有力依據(jù)。如果水體受到不同程度的污染，氮元素在水環(huán)境中會表現(xiàn)出不同的存在形式。根據(jù)以往的研究結(jié)果和經(jīng)驗來看，主要有以下幾種存在形式：亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮以及有機(jī)氮。對氮元素具體表現(xiàn)形式進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，能夠極大地保證水體污染程度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。如果氨氮的含量處于較高的狀態(tài)時，會對水中的魚和飲用該水的人造成一定的危害。另外，氮在微生物的作用下容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成氮的循環(huán)現(xiàn)象，即所謂的水的“自我凈化”。因此，相關(guān)單位和人員在開展水質(zhì)檢驗過程中，除了要分析參考樣本的生物學(xué)結(jié)構(gòu)因素以外，還要考慮水體自身的自我凈化因素。在對兩方面因素進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，來獲取更加精確無誤的檢測結(jié)果。

3 常用的氨氮檢測方法

目前，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)較為常用的氨氮檢測方法主要有以下幾類，即納氏比色法、苯酚—次氯酸鹽比色法、水楊酸—次氯酸鹽比色法、電極法等。對于氨氮含量較高樣本的檢測，則采用蒸餾—酸滴定法更為適用[4]。從檢測方法的發(fā)展歷程來看，目視比色法是較為成熟的方法，而后光電比色計、分光光度計等方法相繼被提出和應(yīng)用。隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展，離子色譜法被逐漸應(yīng)用到水體氮元素的檢測中來，取得了突出的成效。該方法的最大優(yōu)勢便是采集的樣本無需再進(jìn)行預(yù)處理。納氏比色法是長期以來最為主流的氨氮檢測方法，目前依然受到廣泛的應(yīng)用與認(rèn)可。該方法又稱為納氏試劑分光光度法，其應(yīng)用原理是：以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮的含量成正比，于波長420 nm處測量吸光度。如果反應(yīng)物的顏色較深，那么就意味著氨氮含量較高，如果顏色較淺，則意味著水體中氨氮含量較少。

4 地表水中氨氮監(jiān)測方法的應(yīng)用需要注意的問題

4.1 確保樣品采集和保存的規(guī)范性

氨氮在水體中的活動較為復(fù)雜多變，穩(wěn)定性較差，因此，為了確保監(jiān)測分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，必須采用科學(xué)規(guī)范的方法使樣品保持良好的穩(wěn)定性。水體樣本中的氨氮元素很難得到穩(wěn)定的控制，水體樣本想要得到長期有效的保存，具有一定的難度。根據(jù)以往大量科學(xué)研究和案例實踐來看，采用加酸、過濾除菌、冷藏等方法都能夠獲得較為理想的保存效果。目前，最為可靠的方法便是在完成水體采樣后的第一時間進(jìn)行實驗分析，盡量最快完成。該方法主要適用于飲用水、地表水的水質(zhì)監(jiān)測，該類水體的樣本采集較為簡單。對于較難采集的水體樣本，在采集后的第一時間加入0.8 mL濃硫酸/升，然后放置在4 ℃左右的環(huán)境下進(jìn)行保存，并且盡量在24小時內(nèi)完成檢測。

4.2 及時消除監(jiān)測工作的干擾因素

在對地表水水體樣本進(jìn)行氨氮的監(jiān)測中，由于該兩種元素有著非常敏感的反應(yīng)特性，容易在其他種類元素和化合物的作用下產(chǎn)生多種多樣的生物化學(xué)反應(yīng)，因此，及時消除不利于氨氮監(jiān)測質(zhì)量控制的干擾因素尤為關(guān)鍵。在具體的操作實踐中，要重點加強(qiáng)對脂肪胺、芳香胺、醛類、丙酮、醇類和有機(jī)氯胺類等有機(jī)化合物以及鐵、錳、鈣、鎂和硫等無機(jī)離子等干擾因素的消除和控制，上述物質(zhì)成分在與氨氮元素的接觸反應(yīng)中，會導(dǎo)致水體渾濁或者顏色異常，從而對比色檢測造成嚴(yán)重的干擾，導(dǎo)致檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性得不到有效保證。為了實現(xiàn)對相關(guān)干擾因素的有效消除和控制，在開展樣本監(jiān)測操作之前，要對樣本進(jìn)行絮凝、沉淀、過濾或蒸餾預(yù)處理。與此同時，對于水體樣本中存在著揮發(fā)性、還原性較強(qiáng)的干擾成分，應(yīng)當(dāng)在酸性條件下進(jìn)行加熱處理，這樣可以將這些干擾成分進(jìn)行有效地清除。另外，在氨氮監(jiān)測中所使用的各種試劑和稀釋液等，要添加使用無氨蒸餾水來進(jìn)行輔助。如果水體樣本中的游離氨含量超過3 mg/L，則不需要使用無氨蒸餾水。也就是說，無氨蒸餾水的質(zhì)量會對監(jiān)測質(zhì)量造成非常重要的影響。如果條件允許，盡量在當(dāng)天完成無氨蒸餾水的制作，這樣才有利于監(jiān)測質(zhì)量的提升。

4.3 嚴(yán)格控制樣本的酸堿度

在應(yīng)用納氏試劑檢測方法對水體的氨氮進(jìn)行監(jiān)測過程中，酸堿度會對試劑顯色產(chǎn)生重要影響。如果水體樣本的酸性過大，會導(dǎo)致試劑顯色不足，進(jìn)而使得獲取的監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)偏低；如果水體樣本的堿性過大，則容易導(dǎo)致水體過于渾濁，進(jìn)而導(dǎo)致獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。在納氏試劑的配制過程中，堿性試劑會因為產(chǎn)生溶解熱而導(dǎo)致溶液溫度的明顯升高，若此時把兩種液體混合，則會產(chǎn)生汞離子沉淀。針對這些特性，應(yīng)當(dāng)將堿液進(jìn)行充分冷卻再開展后續(xù)的操作處理。

4.4 確保納氏試劑的配制質(zhì)量

納氏試劑具有較強(qiáng)的毒性，在水體樣本氨氮的監(jiān)測中必須嚴(yán)格規(guī)范使用，避免發(fā)生中毒等安全事故。在具體的配制實踐中，為了保證納氏試劑有良好的顯色能力，配制時務(wù)必控制氯化汞的加入量。因此，在配制過程中，要對碘化汞和碘化鉀兩種物質(zhì)的用量配比進(jìn)行嚴(yán)格精確地把控，按照相關(guān)規(guī)定，一般控制在2.3∶5的標(biāo)準(zhǔn)最為適宜，在實踐操作中，要盡量與該標(biāo)準(zhǔn)接近，并且要保證納氏試劑具有較高的靈敏度。如果納氏試劑的保存時間較長，在使用時應(yīng)當(dāng)添加適量的氨氮標(biāo)準(zhǔn)液來確定顯色效果，并且要對產(chǎn)生的吸光度進(jìn)行校對，在加入試劑2個小時內(nèi)樣本不得出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，否則就需要重新進(jìn)行配制。在配制氨氮的臨時標(biāo)準(zhǔn)（用氯化銨標(biāo)準(zhǔn)液和無氨蒸餾水配制，再加納氏試劑顯色）時，必須要保證新鮮度，不得放置過夜。當(dāng)嚴(yán)格按照上述流程要點完成監(jiān)測操作后，能夠得出準(zhǔn)確可靠的氨氮監(jiān)測結(jié)果。

5 加強(qiáng)地表水中氨氮監(jiān)測的質(zhì)量控制對策和建議

5.1 合理選擇監(jiān)測方法

在上文的論述中可以獲知，目前，已經(jīng)有多種非常成熟的氨氮含量監(jiān)測方法，其中以納氏試劑光度法（納氏比色法）的應(yīng)用最為廣泛，該方法的應(yīng)用需要配制使用碘化汞和碘化鉀溶液，然后讓水體樣本中呈游離狀態(tài)的氨或者銨鹽在堿性環(huán)境中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成淡紅棕的化合物。該方法的原理是通過查看吸光度來準(zhǔn)確判定樣本中氨氮的含量。從該技術(shù)方法提出至今，已經(jīng)得到多次的改進(jìn)和更新，目前，更為成熟可靠的儀器比色法在氨氮監(jiān)測領(lǐng)域得到了青睞和認(rèn)可。與此同時，不管是比色計還是光度計的應(yīng)用，都讓納氏比色法監(jiān)測的準(zhǔn)確度得到了明顯提升，并且該方法還有著操作簡單、成本較低等優(yōu)勢，可以作為地表水體氨氮監(jiān)測的第一方法選擇。

5.2 嚴(yán)格控制樣品采集質(zhì)量

在開展地表水中氨氮監(jiān)測工作實踐中，首先要精心準(zhǔn)備盛放樣品的器具，要使用洗滌劑和自來水將相關(guān)器具清洗干凈，用肉眼不得看見任何污垢，然后再使用無氨水進(jìn)行蕩滌，該操作要至少完成三次，在將器具清洗干凈并瀝干水分后方可投入使用。其次，要認(rèn)真仔細(xì)地開展水體樣本采集工作，在此過程中，要避開水體表面存在的漂浮物，確保采集的水體樣本干凈清潔。

5.3 嚴(yán)格規(guī)范地保存水體樣本

由于氨氮具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，因此，必須要對采集樣本做好精心的保管，以此來促進(jìn)樣品保持良好的穩(wěn)定性，這樣才能為提升監(jiān)測質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。要將采集的水體樣本放置在聚乙烯瓶或玻璃瓶中進(jìn)行保存，并且要立即開展行動，盡快完成檢測工作。另外，當(dāng)水體樣本采集完成后，要在第一時間對其進(jìn)行試劑檢測，這樣可以有利于提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果在采集樣本后的第一時間無法及時進(jìn)行檢測，則應(yīng)當(dāng)在樣本中加入濃硫酸，然后再進(jìn)行保存。放置在4 ℃左右的環(huán)境下進(jìn)行保存，檢測時間也盡量不超過24小時。

5.4 加強(qiáng)監(jiān)測所用試劑的質(zhì)量管控

在對地表水中氨氮含量進(jìn)行監(jiān)測的實驗中，需要對實驗試劑的配比進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確地把控，要合理使用無氨水或去離子水，防止樣本在有機(jī)化合物的作用下導(dǎo)致水體顏色出現(xiàn)異常，進(jìn)而對比色結(jié)果的準(zhǔn)確性造成干擾。使用無氨蒸餾水對溶液進(jìn)行配比和稀釋，如果條件允許，應(yīng)當(dāng)使用當(dāng)天配制的無氨蒸餾水更為適宜，這樣獲取的檢測結(jié)果才更加精準(zhǔn)無誤。在配比操作中使用的蒸餾水要存放在玻璃瓶中，每次在取出蒸餾水后要將瓶蓋按壓密實。另外，由于納氏試劑存在著較大的毒性，在具體的使用操作中必須要小心謹(jǐn)慎。在制作配比中，盡量按照碘化汞和碘化鉀2.3：5的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比，貯于聚乙烯瓶內(nèi)，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊，存放于暗處，可以穩(wěn)定一個月。如果試劑的儲存時間過長，要對該試劑進(jìn)行吸光度測試，如果在2個小時以內(nèi)出現(xiàn)渾濁，則禁止使用，需要重新進(jìn)行納氏試劑的配制。

5.5 加強(qiáng)監(jiān)測結(jié)果的質(zhì)量控制

為了確保氨氮監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確無誤，需要繪制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的校準(zhǔn)曲線。使用容量為50 mL的比色管吸取不同量的氨標(biāo)準(zhǔn)使用液，嚴(yán)格按照規(guī)定的操作流程來進(jìn)行比色。與此同時，要對納氏試劑的使用量進(jìn)行準(zhǔn)確合理地把控，比色的光程、波長等指標(biāo)要在規(guī)范操作的基礎(chǔ)上來完成吸光度的檢測，最后再根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)曲線的繪制。在該環(huán)節(jié)的操作中，需要強(qiáng)調(diào)的是校準(zhǔn)曲線的顯色反應(yīng)時間要和樣品分析時間保持一致。

5.6 嚴(yán)格按照流程規(guī)范開展監(jiān)測

要嚴(yán)格按照科學(xué)規(guī)范的操作步驟和流程開展氨氮監(jiān)測工作。在對水體樣品進(jìn)行監(jiān)測時，要保證每一個水體樣品都處于同一環(huán)境狀態(tài)，以此來增強(qiáng)對樣本檢測結(jié)果合格率的控制效果。與此同時，要完整詳細(xì)地記錄每一個監(jiān)測步驟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，最后將記錄的相關(guān)信息數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，交由質(zhì)量管理人員進(jìn)行審核校正。特別是監(jiān)測工作涉及的重點環(huán)節(jié)，更是要做好全程跟蹤記錄工作，為監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析對比工作提供翔實的依據(jù)。

6 結(jié)語

綜上所述，要想充分保證地表水質(zhì)的監(jiān)測質(zhì)量，扎實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龊冒钡獧z測工作尤為關(guān)鍵。只有嚴(yán)格按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，對氨氮檢測、實驗的各個環(huán)節(jié)流程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，才能得出準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，從而為水質(zhì)分析檢驗工作高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)完成打下堅實的基礎(chǔ)，有力推動我國水污染治理工作不斷取得新的成效[5]。本文首先對氨氮在地表水體中的特性變化進(jìn)行了分析介紹，然后分別對氨氮監(jiān)測在檢驗地表水質(zhì)量中發(fā)揮的重要作用、常用的氨氮檢測方法進(jìn)行了分析總結(jié)，又著重強(qiáng)調(diào)了地表水中氨氮監(jiān)測方法的應(yīng)用需要注意的問題，最后就如何加強(qiáng)地表水中氨氮監(jiān)測的質(zhì)量控制提出了建議和對策，希望能夠為從業(yè)人員的研究與實踐提供一些有益的參考和借鑒。