水質(zhì)監(jiān)測中氨氮測定的影響因素分析

程彩娟

（威海市生態(tài)環(huán)境局乳山分局，山東 威海 264500）

當前，我國由于城市化建設造成的環(huán)保問題日益嚴峻，尤其是水體污染，工業(yè)廢水、垃圾等隨意排放給水生態(tài)帶來了巨大損害。所以，加強水質(zhì)監(jiān)測就變得尤為重要，必須對這些污染因子開展深入分析與研究，從而為水質(zhì)監(jiān)測提供科學的基礎與方法。水質(zhì)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容，通過水質(zhì)監(jiān)測，能夠掌握水體中各類物質(zhì)的含量及其趨勢，為制定科學合理的生態(tài)管理決策提供強大的信息保障。

1 水質(zhì)監(jiān)測中氨氮測定概述

隨著國家對環(huán)境質(zhì)量的重視，政府不斷采取相應措施改善環(huán)境質(zhì)量，促進社會發(fā)展。水質(zhì)氨氮污染物測定方法是環(huán)境監(jiān)測和控制水體污染物的主要手段，能夠清晰精確地測定氨氮污染物含量，實現(xiàn)環(huán)境污染管理。通常水質(zhì)監(jiān)測中對氨氮污染物的監(jiān)測大多使用顯色對比技術[1]。在該項測試中，水中的游離氨氮的小分子和納氏溶液反應產(chǎn)生了黃棕色液晶聚合物，這種物質(zhì)的色度和水體中氨氮含量的關系成正比，所以水質(zhì)監(jiān)測人員能夠使用標準的檢驗比色法，或者分光光度法來測定水域中特定的氨氮濃度水平。但必須強調(diào)的是，在水質(zhì)監(jiān)測中采用這種顯色劑對比法測定氨氮含量時，必須把水樣的pH值控制在8以下，還應該選用最優(yōu)質(zhì)的濾材，減少干擾，確保顯色劑對比法的測定結果更加準確。

水質(zhì)監(jiān)測的主要目的是通過測定水域中化學物質(zhì)的濃度反映該區(qū)域的環(huán)境情況，一般監(jiān)測范圍包括水溫、流速、pH值等[2]，重點監(jiān)測范圍包括懸浮物、溶解氧、化學需氧量、總氮、總磷等，還有水中的銅、鎘、鉛等重金屬。為了增強水質(zhì)監(jiān)測的科學性和客觀性，需要按照水流速度和水流量進行分類監(jiān)測?，F(xiàn)階段，由于我國工業(yè)化進程的日益加快，社會生產(chǎn)技術水平和生產(chǎn)率正在顯著提升，使城市工業(yè)廢水和生活污水的排放總量顯著增加。因此，要同時提高社會經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，必須及時監(jiān)測水質(zhì)，并出臺相應的水污染治理措施。

2 水質(zhì)監(jiān)測中氨氮測定的必要性

水體中氨氮濃度的監(jiān)測對于水域中污染物的識別非常關鍵。首先應對氨氮污水監(jiān)測資料進行綜合研究，預測水污染的氨氮濃度，以便合理評價氨氮污染物濃度有無超標，水質(zhì)能否正常使用，從而解決水污染問題。其次，氨氮測定能夠了解環(huán)境和水域中污染物的組成情況，通過化學分析，能夠更準確地測定出水污染成分的具體信息[3]。

氨氮測定對水體污染類型的識別更為精確，能很大程度提高監(jiān)測結果的精度和可信度。所以，提高水體氨氮含量監(jiān)測結果的精度也是提升水質(zhì)控制效果的重要手段之一。這就需要水質(zhì)監(jiān)測機構對氨氮含量的監(jiān)測加以重視?；诖?，在進行其他環(huán)境項目的監(jiān)測中，通過對氨氮污染物的監(jiān)測將顯著增強監(jiān)測結論的真實性，進而對研究的順利進行和后續(xù)的安全管理提供有效保障。另外，導致水污染最重要的原因之一就是氨氮超標。在對水環(huán)境進行綜合監(jiān)測時，要重點關注氨氮的監(jiān)測分析。作為水質(zhì)監(jiān)測領域的核心環(huán)節(jié)，對水體氨氮的測定有助于對污染物的實際情況進行分析，通過監(jiān)測有效確定造成水體污染的影響因素，從而達到并最終實現(xiàn)水污染控制目標。

3 水質(zhì)中氨氮含量過高的形成原因

市場經(jīng)濟的迅速發(fā)展使部分不法企業(yè)為謀求效益不惜損害環(huán)境，直接將工業(yè)廢水排入河流海洋，生活廢水的亂排問題也較為普遍，因而導致水體污染。數(shù)據(jù)表明，工業(yè)和生活廢水的氨氮排放嚴重超標。如直接進入河水中，會對河里的水生動植物造成巨大影響，嚴重時可導致死亡[4]。工業(yè)廢水還可能導致水體富營養(yǎng)化，破壞生態(tài)平衡，危害人類健康。所以，對水體氨氮含量的監(jiān)測是生態(tài)管理中的重要一環(huán)。水體中所含的氨氮物質(zhì)一般是以游離氨和離子氨的形式存在，這些氨氮污染物在自然條件下的濃度不會過高，但在工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電廠、化肥廠等企業(yè)排放的工業(yè)廢物中含有大量的氨氮有機質(zhì)，如果將這些物質(zhì)直接排放，很容易被微生物所降解，進而造成水體產(chǎn)生嚴重的氨氮污染物，這也是水體氨氮含量高的最根本原因。由此可見，大型工業(yè)企業(yè)排出的廢水和煙塵會帶來巨大的氨氮污染，不僅損害了大氣環(huán)境，破壞了生態(tài)平衡，同時也污染了水體環(huán)境。工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)垃圾并入河道，使得水資源環(huán)境面臨著更加嚴峻的污染問題，這些垃圾中的氨氮污染物含量明顯超標，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大威脅。為了緩解當前水環(huán)境污染的嚴峻情況，減少水體中氨氮含量，應加強研究各種監(jiān)測技術手段，減少污水中氨氮含量的排放，確保水資源的安全利用。

4 水質(zhì)監(jiān)測中氨氮含量測定方法

4.1 納氏試劑分光光度法

為緩解當前環(huán)境污染狀況以及水污染對生態(tài)平衡帶來的損害，相關人員已探索出很多監(jiān)測水中氨氮含量排放的途徑，其中最普遍、最便于實施的監(jiān)測手段是納氏試劑分光光度法。此技術主要是通過氨氮在水中溶解變成堿性，并與納氏溶液相互作用，然后通過比色皿觀察檢測的顏色，并把檢測結果和正常色彩進行比較，確定飲用水中氨氮污染物濃度是否超標。碘化汞、碘化鉀的堿性水溶液與氨反應后生成紅棕色有機溶膠物，由于其色度范圍與氨氮的含量成正比，所以通常可在410～425 nm的波長范圍內(nèi)測定吸光度。該方法的最低檢測含量為0.025 mg/L，最大值為2 mg/L，適用于目測比色法。最低可測定含量為0.02 mg/L，在對水樣進行充分預處理后，可進行地表水、地下水、工業(yè)廢水及生活污水中氨氮含量的測定。該方法具有精度高、操作方便、省時等優(yōu)點，是近年流行的一種方法，缺點是購買設備需要投入大量資金。

4.2 中和滴定法

中和滴定法是定量化學分析中常用的一種方法，它利用溶液的pH值來分析液體中特定物質(zhì)的含量。中和滴定通常用于測定水中氨氮含量。整個過程以酸堿反應為基礎，不產(chǎn)生二次污染物，無毒副作用。優(yōu)點是具有較高的測量精度，缺點是操作比較繁瑣，耗時耗力。將水樣pH值調(diào)至6.0～7.4，添加較溫和的氧化鎂溶液使氧化鎂呈微堿性，用硼酸溶液吸附水蒸餾后釋出的氨，并以甲基紅-亞甲基藍溶液作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定蒸餾液出液中的氨氮。

4.3 水楊酸光度法

此類方法也可在有基本儀器設備的條件下應用，可利用分光光度計和計算機監(jiān)測水體中的氨氮濃度。其基本原理是在強堿介質(zhì)中，以亞硝基鐵氰化鈉作為催化劑，氨與水楊酸和次氯酸反應后生成藍色化合物，在其最大吸收波長為697 nm處測定吸光度。這種方式生成的藍色物質(zhì)的色度變化與游離氨、銨離子的氨氮濃度水平有一定的關聯(lián)，可以確定水中氨氮含量的變化趨勢。這種方法的優(yōu)點是靈敏、穩(wěn)定以及操作簡便。但是與同為分光光度法的納氏試劑光度法相比較，就不如納氏試劑光度法精確和穩(wěn)定。

4.4 電極法

電極法的一個顯著優(yōu)勢是可以通過探頭和變送器實時獲取氨氮數(shù)據(jù)。電極法主要是通過pH電極收集水體氨氮的信息。在給定的水域中加入適量的強堿性介質(zhì)，如果pH值提高到了11以上，水域中的氨氮將會以游離氨的形態(tài)存在。水中的氫離子處于剝離狀態(tài)，這會影響pH值電極數(shù)據(jù)。因此，該方法非常適用于對水體中氨氮含量的測定。

5 水質(zhì)監(jiān)測中氨氮測定的影響因素

基于水樣的濁度和色澤問題，首先要用絮凝沉淀法對水樣進行預處理，然后再取清液進行監(jiān)測。由于水中的一些成分和測定過程中所用的試劑產(chǎn)生了化學反應，測定過程中氨氮的顏色也會有所差異或者變得模糊，從而造成測定結果有誤。所以，監(jiān)測的第一步就是去除水中雜質(zhì)以減小對監(jiān)測結果的影響。一些水樣含有難以檢測的刺激性、還原性揮發(fā)物，監(jiān)測人員必須對水樣的來源有一個簡單的了解，并有針對性地進行處理。由于很多工業(yè)廢水中都含有脂肪胺、芳族胺、醛、丙酮、醇、有機氯胺類以及其他有機化合物，添加納氏試劑時，此水樣中會出現(xiàn)淡黃色或淡綠色雜質(zhì)，干擾顯示功能，吸收光度增大，因此在水中分離氨氮時必須采用水蒸餾的預處理。為了進一步提高氨氮含量測定方法的精度，提高質(zhì)量控制的準確性，就必須對影響氨氮含量測定的各種因素加以綜合研究。

5.1 光波長度因素

光波是影響水質(zhì)監(jiān)測中氨氮測量的主要因素之一，會影響水質(zhì)氨氮含量測量結果的精度。通過實驗分析，如果光波控制在400～425 nm范圍內(nèi)，顯示劑不會吸收較多的光波，光波也不會干擾氨氮監(jiān)測。在420 nm 波長下，標準溶液和顯影劑空白的吸光度都能達到最大值。因此，在進行水質(zhì)氨氮含量監(jiān)測時，選擇420 nm波長更為有效。

5.2 鹽度因素

鹽度是影響水質(zhì)氨氮濃度測定的主要原因之一。調(diào)查證明，如果水體的鹽分含量低于20 j，則不會影響氨氮濃度的測定。但如果水體鹽分高于20 j，則會對氨氮測定結果產(chǎn)生一些負面影響，不管使用什么測量手段，水體的氨氮含量都非常高。因水體的鹽分濃度會隨著水流的變化和潮汐而變化。所以，有必要徹底了解鹽含量對水質(zhì)中氨氮監(jiān)測的影響，以確保獲得可靠的測量結果。只有總結鹽度規(guī)律，同時提出消除影響的方法，才能進一步提高水質(zhì)監(jiān)測的效果。因此，鹽含量會對水質(zhì)中的氨氮含量造成一定影響并促使其不斷變化。

5.3 氣泡因素

氣泡是干擾水體氨氮含量測量的主要因素。在水質(zhì)監(jiān)測中對氨氮進行測定時，水體中存在的小氣泡不會對測量結果產(chǎn)生影響，可以通過相應的措施來預防，將真空脫氣或在管中安裝玻璃滴管可以防止氣泡進入管內(nèi)，且效果很好。但在水質(zhì)氨氮測量過程中，當眾多小氣泡聚集后，會對監(jiān)測結果產(chǎn)生一定的影響，造成結果存在一定的偏差。所以在監(jiān)測水質(zhì)氨氮時，檢測機構要充分考慮氣泡對水質(zhì)氨氮含量檢測結果的影響。

5.4 濾紙因素

在水體測定中，由于水體本來是相對混濁的，所以在離心或過濾之前都必須進行絮凝沉淀以獲得標準水樣。在過濾中，由于濾紙內(nèi)含少量的可溶性銨鹽類物質(zhì)，會引起過濾后空白數(shù)值升高，而定量濾紙中銨鹽濃度又高于定性濾紙，所以在過濾中一般選用定性濾紙。在過濾中要使用氫氧化銨溶液沖洗濾紙，必要時進行過濾空白對照實驗。

5.5 試劑顯色時間因素

在水質(zhì)氨氮測定時，先要進行采樣，然后再通過專業(yè)儀器對水樣本進行檢測。在測定氨氮含量時，顯色劑的顯色時間、顯色溫度和顯色劑的pH值都會對檢驗結果產(chǎn)生很大影響。測定試劑顯色時間通常掌握在15～30 min之間，以取得較好的顯色效果。但實踐表明，如果顯色時間不足15 min，則顯色會不完全，實際色度不足，無法達到色度測定條件。而如果顯色時間大于30 min，則顯色不穩(wěn)定，無法評估實際的顯色情況。所以，在對氨氮濃度的測定中，必須限制試劑顯色的時間以保持顯色平穩(wěn)，便于測定。分光法測定時間最好控制在5 min以內(nèi)，比色管不宜過多，測定時動作要快，比色管內(nèi)液也不要過量，以確保測定的準確度。

5.6 溫度因素

顯色劑的溫度可能干擾顯色效果，所以在測定水質(zhì)氨氮含量時，溫度一定要限制在25 ℃之內(nèi)，此時顯色反應效果最好，溫度太高顯色不穩(wěn)，溫度太低吸光數(shù)值變化不明顯。溫度對空白樣和高濃度樣影響不大，對低濃度的水樣影響明顯。此外，顯色劑易受外部環(huán)境條件的干擾，因此在顯色過程中必須適當控制溶液的pH值，使pH值不超過12.3，從而有效減少濁度。雖然溶液的酸堿度難以引起顏色變化，但是如果超出了這個范圍，溶液就會瞬間混濁，使吸光度的準確測定更加困難并影響測量數(shù)據(jù)的準確性。

5.7 測試器皿因素

氨氮含量測定作為檢測水體水質(zhì)的主要方式，其利用物質(zhì)元素含量和性質(zhì)的變化規(guī)律來確定和評價水樣質(zhì)量。在這個過程中，要保證測試器皿的清潔度。在收集水樣后，裝滿溶液的容器也應當保持足夠清潔，以避免容器表面以及內(nèi)部的任何其他粘連，從而影響最后的測定結果。氨氮監(jiān)測分析時所使用的玻璃器皿應用稀鹽酸浸泡殺菌消毒，然后用無氨水洗凈，并置于干燥環(huán)境中使水分蒸發(fā)。但不宜長時間放置在室外環(huán)境，以免被其他污染物污染。

6 水質(zhì)監(jiān)測中氨氮控制策略

6.1 光波監(jiān)測技術的合理應用

光波影響因素在很大程度上影響著水體氨氮含量測定結果的精準度，所以除了要避免光波對測定結果的干擾，還必須在整個測量過程中最大程度地利用光波監(jiān)測技術的特性及其所發(fā)揮的作用，進一步提高監(jiān)測結果的精準度。研究發(fā)現(xiàn)，在光波長度持續(xù)增大后，顯色劑吸光度先增后降的情況尤為突出。另外，隨著波長長度的持續(xù)增加，標準溶液的吸光度會逐漸穩(wěn)定。為了提高測定結果的精度，必須掌握適當?shù)墓獠ㄩL度，從而使測定結果更為合理精確。

6.2 水鹽度的合理控制

在水質(zhì)分析及氨氮含量監(jiān)測中，鹽分會直接影響監(jiān)測結果。由于水流或潮汐等因子的直接影響，當進行氨氮濃度監(jiān)測時，鹽分濃度也處在動態(tài)變化中，監(jiān)測人員要想順利地開展氨氮測量，就需要對源水體的鹽分含量變化有充分的認識，以保證測量結果的準確性。為了有效實現(xiàn)這一目標，首先，在測量過程中要充分考慮和了解水源的鹽堿規(guī)律，從而科學合理地調(diào)節(jié)和管理氨氮測量結果。其次，要有效掌握水體鹽度含量的變化規(guī)律，從而為進一步提升測量結果的準確度提供重要保證。

6.3 綜合分析顯色穩(wěn)定性與控制顯色時間

一般來說，氨氮測定結果與顯色劑有很大關系，影響因素過多時，顯色劑的穩(wěn)定性就會受到較大影響，而水體氨氮含量測定的結果也將發(fā)生改變，所以要充分考慮顯色劑的穩(wěn)定性和測量結果之間的關系，不僅要合理選用顯色劑，還要確保顯色劑的性能及其他重要技術指標能滿足氨氮含量檢測的基本條件，使氨氮含量檢測數(shù)據(jù)真實可信，從而為相關工作者提供客觀準確的數(shù)據(jù)。另外，在進行水體氨氮含量測定時，顯色劑的顯色能力也是影響結果的重要因素之一，所以必須適當調(diào)整顯色時間，以提高檢測的合理性。分析水體監(jiān)測中的氨氮濃度可知，將顯色時間適當調(diào)整到一定范圍內(nèi)，就能滿足對水體氨氮含量測定的相關要求。

7 水質(zhì)中氨氮測定的注意事項

水質(zhì)氨氮含量監(jiān)測會受到許多種因素影響，所以要采取必要措施保證測定結果的準確性。采集水樣后，應當按照實際水流量和水量，分段、分層收集試樣，并將試樣保存于適當?shù)沫h(huán)境中。在氨氮含量的測定上，重點要控制水樣測定時的光波長度，及時采集和分析數(shù)據(jù)，建立圖表，并研究其效應原理。至于顯色劑的使用，則重點在于根據(jù)室外的氣溫、相對濕度等情況，使顯色劑的光敏性、顯色時間以及酸堿平衡等盡量滿足標準，從而提高測試的準確性和檢測方法的科學性。在監(jiān)測分析活動中，不僅要確定各種器具物品的清潔度，必要時還要通過一定的物理方法加以集中維護。同時要盡量減少外部影響因素，把測試環(huán)境的溫度和濕度調(diào)控到適宜的程度，比如在具體操作中，介質(zhì)和儀器應順著管壁傾斜，以避免測試受到干擾。

8 結語

綜上所述，水質(zhì)監(jiān)測中的氨氮測定會受到許多因素影響。在取樣過程中，對待檢測水體的流量與水量充分考慮分層逐步取樣。因為氨氮的濃度決定了對水體的危害范圍、人們的生活用水安全以及對自然環(huán)境的損害程度，所以要分析研究影響氨氮的濃度的因素，確定水中氨氮的含量是否符合相關要求，進一步提高測量準確性，確保人們的生活用水安全及生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。