納氏試劑分光光度法和靛酚藍(lán)分光光度法對比分析

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(biāo)[1]。氨氮在線監(jiān)測儀已被廣泛應(yīng)用在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中[2]。靛酚藍(lán)分光光度法(以下簡稱靛酚藍(lán)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(lán)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)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(lán)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(yù)處理。為了證明這種猜測，本文通過納氏法和靛酚藍(lán)法的對比試驗來研究導(dǎo)致這種測量偏差的原因，并提出解決方法。

1 試驗設(shè)計

試驗包括測量氨氮標(biāo)準(zhǔn)液和城鎮(zhèn)污水處理廠的出口水樣2個部分。

嚴(yán)格按照環(huán)境保護(hù)部的水質(zhì)氨氮測量標(biāo)準(zhǔn)，使用靛酚藍(lán)法(HJ536)[6]和納氏法(HJ535)[7]對標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行測量。根據(jù)測量標(biāo)準(zhǔn)，在測量標(biāo)準(zhǔn)液時無需蒸餾預(yù)處理。氨氮濃度范圍為0～2 mg/L。通過對比測量結(jié)果和標(biāo)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(yù)處理、納氏法無蒸餾預(yù)處理、靛酚藍(lán)法和標(biāo)準(zhǔn)溶液加入法4種方法測量其氨氮濃度，并進(jìn)行對比試驗。①使用納氏法同時進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。②同時使用納氏法和酒石酸鉀納，但不進(jìn)行蒸餾預(yù)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(lán)法但不進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。④使用標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(hù)部的水質(zhì)氨氮的測量標(biāo)準(zhǔn)，分別使用靛酚藍(lán)法和納氏法測量標(biāo)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(lán)法和納氏法進(jìn)行標(biāo)液測量時，測量濃度和標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，對水樣進(jìn)行預(yù)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(yù)處理的納氏法、靛酚藍(lán)法和標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)為是水樣實際氨氮值。然而，不使用蒸餾預(yù)處理的納氏法測量結(jié)果(0.324 mg/L)遠(yuǎn)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(jìn)行測量，則必須使用蒸餾預(yù)處理來排除干擾物，否則測量結(jié)果會遠(yuǎn)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(lán)法，可以準(zhǔn)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(jìn)行對比試驗，最終使用納氏法進(jìn)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(jìn)行納氏法測定時，需要進(jìn)行蒸餾預(yù)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(jìn)行評估時，必須進(jìn)行蒸餾預(yù)處理。然而這種蒸餾預(yù)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(hù)部辦公廳在2015年發(fā)布的《關(guān)于以低濃度質(zhì)控樣代替氨氮、總磷實樣進(jìn)行比對監(jiān)測和評價有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)辦函[2015]1298號)中表示，當(dāng)進(jìn)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(jìn)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(yù)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(dāng)水樣和納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物時，如果不及時進(jìn)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(biāo)液，在混合標(biāo)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(yù)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(luò)合物。即使混合經(jīng)過蒸餾預(yù)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(lán)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(lán)法和使用蒸餾預(yù)處理的納氏法的測量結(jié)果是準(zhǔn)確的。而不經(jīng)過蒸餾預(yù)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(yán)重影響氨氮的測量結(jié)果，從而導(dǎo)致測量結(jié)果遠(yuǎn)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(yù)處理的靛酚藍(lán)分光光度法比納氏法更加準(zhǔn)確和方便。

參考文獻(xiàn):

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

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[7] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)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(hù)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.