何為總氮？

一．何為總氮

總氮的定義是水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。總氮濃度高易導(dǎo)致微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。

總氮，簡稱為TN，水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

定義

總氮的定義是水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO3、NO2和NH4等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。

監(jiān)測目的

水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。其測定有助于評價(jià)水體被污染和自凈狀況。地表水中氮、磷物質(zhì)超標(biāo)時(shí)，微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。

檢測方法

水質(zhì)總氮的測定

水質(zhì)總氮的測定方法主要有:

1.堿性過硫酸鉀紫外分光光度法(GB 11894-89):如英國RAIKING，中國銳泉等品牌是主流的在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上優(yōu)化的產(chǎn)品。

2.氣相分子吸收光譜法:該方法主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室。

3.也有采用氨氮、硝酸根、亞硝酸根分別進(jìn)行測量，然后將結(jié)果累加值作為總氮的測量結(jié)果。典型應(yīng)用如德國WTW。

在環(huán)境地表水、水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，堿性過硫酸鉀紫外分光光度法以及優(yōu)化方法是當(dāng)前的主要方法。

本文主要介紹的是氣相分子吸收光譜法。

范圍

1.本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、水庫、湖泊、江河水中總氮的測定。檢出限0.050mg/L，測定下限0.200mg/L，

測定上限100mg/L。

引用標(biāo)準(zhǔn)

2.下列文件中的條文通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文，與本標(biāo)準(zhǔn)同效。

GB 11894─89 水質(zhì)總氮的測定紫外分光光度法

當(dāng)上述標(biāo)準(zhǔn)被修訂時(shí)，應(yīng)使用其新版本。

術(shù)語與定義

3.下列定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 氣相分子吸收光譜法

在規(guī)定的分析條件下，將待測成分轉(zhuǎn)變成氣態(tài)分子載入測量系統(tǒng)，測定其對特征光譜吸收的方法。

原理

4.在120℃~124℃堿性介質(zhì)中，加入過硫酸鉀氧化劑，將水樣中氨、銨鹽、亞硝酸鹽以及大部分有

機(jī)氮化合物氧化成硝酸鹽后，以硝酸鹽氮的形式采用氣相分子吸收光譜法進(jìn)行總氮的測定。

試劑

5.本標(biāo)準(zhǔn)所用試劑，除特別注明，均為符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析純化學(xué)試劑;實(shí)驗(yàn)用水為無氨水或新制備

的去離子水。

5.1 無氨水的制備:將一般去離子水用硫酸酸化至pH<2 后進(jìn)行蒸餾，棄去初100ml 餾出液，收集后

面足夠的餾出液，密封保存在聚乙烯容器中。

5.2 堿性過硫酸鉀溶液:稱取4g 過硫酸鉀(K2S2O8)及1.5g 氫氧化鈉(NaOH)，溶解于水中，加水稀釋至1000ml，存放于聚乙烯瓶中，可使用一周。

5.3 鹽酸:C(HCl)=5mol/L，優(yōu)級純。

5.4三氯化鈦:15% 原液，化學(xué)純。

5.5 無水高氯酸鎂(Mg(ClO4)2):8~10 目顆粒。

5.6 硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1.00mg/ml):稱取預(yù)先在105~110℃干燥2h 的優(yōu)級純硝酸鈉(NaNO3)3.034g，溶解于水，移入500ml 容量瓶中，加水稀釋至標(biāo)線，搖勻。

5.7 硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.00μg/ml):吸取硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)貯備液(5.6)，用水逐級稀釋而成。

儀器、裝置及工作條件

6.1 儀器及裝置

6.1.1 氣相分子吸收光譜儀。

6.1.2 鎘(Cd)空心陰燈。

氣液分離裝置

1-清洗瓶;2-定量加液器;

3-樣品吹氣反應(yīng)瓶;4-恒溫水浴;5-干燥器

6.1.3 圓形不銹鋼加熱架。

6.1.4 可調(diào)定量加液器:0ml 無色玻璃瓶，加液量0~5ml，用硅膠管連接加液嘴與樣品反應(yīng)瓶蓋的加

液管。

6.1.5 比色管:50ml，具塞。

6.1.6 恒溫水浴:雙孔或4 孔，溫度0℃~100℃，控溫精度±2℃。

6.1.7 高壓蒸汽消毒器:壓力1.1~1.3kg/cm2，相應(yīng)溫度120℃~124℃。

6.1.8 氣液分離裝置(見示意圖):清洗瓶1 及樣品反應(yīng)瓶3 為50ml 的標(biāo)準(zhǔn)磨口玻璃瓶;干燥管5 中放

入無水高氯酸鎂(5.5)。將各部分用PVC 軟管連接于儀器(6.1.1)。

6.2 參考工作條件

空心陰燈電流:3~5mA;載氣(空氣)流量:0.5L/min;工作波長:214.4nm;光能量保持在100%~

117%范圍內(nèi);測量方式:峰高或峰面積。

水樣的采集與保存

7.水樣采集在聚乙烯瓶中，用硫酸酸化至pH<2，在24h 內(nèi)進(jìn)行測定。

水樣的預(yù)處理

8.取適量水樣(總氮量5~150μg)置于50ml 比色管(6.1.5)中，各加入10ml 堿性過硫酸鉀溶液(5.2)，加水稀釋至標(biāo)線，密塞，搖勻。用紗布及紗繩裹緊塞子，以防濺漏。將比色管放入高壓蒸汽消毒器(6.1.7)中，蓋好蓋子，加熱至蒸汽壓力達(dá)到1.1~1.3kg/cm2，記錄時(shí)間，50min 后緩慢放氣，待壓力指針回零，趁熱取出比色管充分搖勻，冷卻至室溫待測。同時(shí)取40ml 水制備樣。

干擾的消除

9.消解后的樣品，含大量高價(jià)鐵離子等較多氧化性物質(zhì)時(shí)，增加三氯化鈦用量至溶液紫紅色不褪進(jìn)行

測定，不影響測定結(jié)果。

步驟

10.1 測量系統(tǒng)的凈化

每次測定之前，將反應(yīng)瓶蓋插入裝有約5ml 水的清洗瓶中，通入載氣，凈化測量系統(tǒng)，調(diào)整儀器零點(diǎn)。測定后，水洗反應(yīng)瓶蓋和砂芯。

10.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50ml 硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液(5.7)，分別置于樣品反應(yīng)瓶中，加水釋至2.5ml，加入2.5ml 鹽酸(5.3)，放入加熱架(6.1.3)，于70℃±2℃水浴 (6.1.7) 中加熱10min。逐個(gè)取出樣品反應(yīng)瓶，立即與反應(yīng)瓶蓋密閉，趁熱用定量加液器(6.1.4)加入0.5ml 三氯化鈦(5.4)，通入載氣，依次測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以吸光度與所對應(yīng)的硝酸鹽氮的量(μg)繪制校準(zhǔn)曲線。

10.3 水樣的測定

取待測試樣(8)2.5ml 置于樣品反應(yīng)瓶中，以下操作同10.2 校準(zhǔn)曲線的繪制。

測定水樣前，測定樣，進(jìn)行校正。

精密度與準(zhǔn)確度

12.1 精密度

測定總氮為3.05mg/L±0.15mg/L的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)樣品(n=6)，測得結(jié)果為2.95~3.04mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)

偏差1.14%。

12.2 準(zhǔn)確度

測定3.05mg/L±0.15mg/L的統(tǒng)一標(biāo)樣，測得平均值3.01mg/L，相對誤差1.3%;對地表水樣加入

15.25μg 總氮標(biāo)樣，測得回收率93.0%~101%。

作用

13.總氮為硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮與有機(jī)氮的總稱，是反映水體富營養(yǎng)化的主要指標(biāo)。據(jù)了解，《雜環(huán)類農(nóng)藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，在環(huán)境承載能力開始減弱，或環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境污染問題而需要采取特別保護(hù)措施的地區(qū)，現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)要執(zhí)行總氮特別排放限值mg/L。新修訂的《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿中，對總氮排放的要求是，現(xiàn)有企業(yè)自2009年1月1日起至2010年6月日執(zhí)行50mg/L的限值，自2010年7月1日起執(zhí)行mg/L的限值。新建企業(yè)自2008年7月1日起就要執(zhí)行mg/L的限值，而特殊地區(qū)的企業(yè)要執(zhí)行20mg/L的限值。

總氮的去除方法有哪些？

一、總氮超標(biāo)的原因

（1）污泥負(fù)荷與污泥齡

由于生物硝化是生物反硝化的前提，只有良好的硝化，才能獲得而穩(wěn)定的的反硝化。因而，脫氮系統(tǒng)也必須采用低負(fù)荷或超低負(fù)荷，并采用高污泥齡。

（2）內(nèi)、外回流比

運(yùn)行良好的污水處理廠，外回流比可控制在50%以下。而內(nèi)回流比一般控制在0～500%之間。

（3）缺氧區(qū)溶解氧

從污水處理廠的實(shí)際運(yùn)營情況來看，要把缺氧區(qū)的DO控制在0.5mg/L以下，還是有困難的，因此也就影響了生物反硝化的過程，進(jìn)而影響出水總氮指標(biāo)。

（4）BOD5/TKN

目前許多污水處理廠配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，使得進(jìn)水碳源無法滿足反硝化對碳源的需求，也導(dǎo)致了出水總氮超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生。

（5）溫度與pH

溫度越高，反硝化速率越高，在～35℃時(shí)，反硝化速率增至大。當(dāng)?shù)陀?5℃時(shí)，反硝化速率將明顯降低，至5℃時(shí)，反硝化將趨于停止。

反硝化細(xì)菌在pH為6～9的范圍內(nèi)，均能進(jìn)行正常的生理代謝，但生物反硝化的佳pH范圍為6.5～8.0。

二、總氮的去除方法

物理法

處理原理：利用格柵濾網(wǎng)等簡單地過濾水中污染物

簡要分析：價(jià)格便宜，但對總氮作用很小，基本無大降幅

生物法

處理原理：利用生物菌種對氮化物的消化分解

簡要分析：處理效果明顯，但前期投入費(fèi)用大，并且后期需要每天的日常管理才能維持處理狀態(tài)

化學(xué)藥劑法

處理原理：利用氨氮去除劑能快速氧化分解氮化物

簡要分析：處理效果明顯，運(yùn)用的靈活性強(qiáng)，可根據(jù)總氮的濃度進(jìn)行投加調(diào)整，反應(yīng)速度快只需5~6分鐘。氨氮去除劑主要針對總氮中的氨氮的部分。