总氮、总磷自动监测仪的进展

　　1　概述

　　湖、库及近岸海域中总氮(TN),总磷(TP)引起的富营养化是世界各国十分重视的全球性重大环境问题。湖、库一旦受到N和P污染呈现富营养化状态,则很难恢复正常水域功能。为了防止湖库富营养化,为了控制和改善地表水系的富营养化现状,严格控制流入海域及湖库的TN,TP是必要的措施之一。因此,发达国家还对流入海域、湖、库的TN,TP指标实施了总量控制。如日本从2000年开始实施了第五次总量控制计划。针对东京湾、伊势湾和户内海等3个海域实施TN,TP总量控制。我国在“九五”期间对太湖、巢湖和滇池流域实施了入湖河流的TN,TP的总量控制。在我国的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中,规定了湖库TP的五类标准分别为0.01,0.025,0.05,0.1和0.2mg/L,河流等地表水TP的五类标准分别为0.2,0.5,1.0,1.5和2.0mg/L,TN的五类标准分别为0.2,0.5,1.0,1.52.0mg/L。

　　实施TN,TP排放总量控制,用手工采样和监测分析工作量很大,且难以达到高频次,因此采用TN,TP在线自动监测是最佳选择。对TN,TP在线自动监测仪的要求是:

　　①测定数据必须和标准方法测定结果有良好的一致性和可比性;

　　②性能稳定,日常维护工作量小;

　　③性能/价格比低,运行费用较低。

　　2　测定原理

　　2.1　总氮

　　总氮自动监测仪主要使用紫外吸收法和化学发光法两种体系。

　　紫外吸收法是以国标GB11894-89为基础,即将含氮化合物用K2S2O8分解并氧化为NO-3,用紫外法测得T-N。值得注意的是这一方法体系受溴化物离子的干扰。化学发光法没有干扰,被认为是自动在线监测的首选方法体系。此法是载气将水样带入装有催化剂的反应管中,通过高温(700~900℃)或低温密闭燃烧将含氮化合物氧化为NO,再与臭氧发生器产生的O3反应,然后测量化学发光强度。因此,总氮自动监测仪一般采用120℃碱性K2S2O8消解-紫外吸收法、60℃或80℃碱性K2S2O8紫外消解-紫外吸收法、150℃或160℃碱性K2S2O8消解-流动注射紫外吸收法、95℃碱性K2S2O8紫外电解消解-紫外吸收法和热分解化学发光法。表1为自动监测仪采用的方法。下面将对各种方法做一详细介绍。

　　2·1·1　碱性K2S2O8消解紫外吸收法(120℃)

　　测定原理:水样中加入K2S2O8溶液和NaOH溶液,在120℃下加热氧化分解30min;水样中含氮化合物被分解成NO-3。被消解的水样冷却至一定温度后,分取一部分试样,加HCl调节至pH2~3,然后在220nm波长处测量吸光度值,并计算出水中的总氮浓度值。

　　总氮自动监测仪的操作流程图见图1。

　　2·1·2　碱性K2S2O8紫外消解—紫外吸收法(60℃或80℃)