水质总磷总氮在线自动监测技术

水质总磷总氮在线自动监测技术

许志辉

浙江巨化检测技术有限公司 浙江省衢州市 324000

摘要：本文首先分析了水质总磷总氮在线自动监测技术的主要问题，分别分析了总氮自动监测技术、总磷自动监测技术的测量问题以及总氮总磷在线监测技术的宏观技术问题。重点针对这些问题进行细致讨论，分析各个问题的解决方法。

关键词：水质；总磷；总氮；自动监测；在线监测

引言：水质总磷总氮过多，排放到自然界会造成水体富营养化，引发水华现象，进而威胁水体中动植物的正常生长。所以，要通过监测技术来控制水体中总磷总氮的含量。总磷总氮的来源非常多，常见的有城市生活用水、农村养殖厂污水、工业废水等。随着科学技术的发展，监测总磷总氮的技术在不断完善，我国早期引入国外技术，后来结合我国水体情况研究了自己的总磷总氮在线监测技术。

1. 水质总磷总氮在线自动监测技术问题

1.水质总磷在线自动监测技术问题

水质总磷在线自动监测中的主要问题有两个，一是波长选择不当，二是显色不够充分。例如，应用磷钼杂多酸监测时，还原剂是抗坏血酸和氯化亚锡，通常情况下要求用700mm比色测定，但是实际上690mm到730mm之间都有吸收峰，并且最大的峰值在710nm。所以，如果只选择常规的700nm来进行监测，不能够完全监测出水中总磷的含量。显色是否充分受到温度和酸钼溶液两个因素影响，温度影响显色速度，酸钼溶液配置不精确则影响显色的稳定程度。造成该问题的根本原因是从国外引进的技术是针对国外自身水质特点设计的设备，国内外水质特点有一定差异，所以设备的固定参数与我国水质监测的实际情况匹配度有问题经过多年的研究发展，总磷监测技术已趋于成熟，国内外常见的的流动注监测方法有流动注射分光光度法、离子色谱法，各种方法在不同监测环境下各有其优缺点，大部分仅用于实验室内，未能市场化。

2.水质总氮在线自动监测技术问题

水质总氮在线自动监测技术中的主要问题是部分监测项目的空白值不合理，比如T-N低于NH3-N的空白值，K₂S₂0₈的空白值等。对饮用水源地的含氮要求为NO3-N1是10mg/L，而V类湖水的总氮是2mg/L。总氮包括有机氮和无机氮，饮水源含氮量高于V类湖水含氮量是不合理的。K₂S₂0₈的功能是消解水样，如果含氮量到达一定数值，试剂空白的吸光强度会增加，直接影响测试结果的准确性。造成该问题的根本原因是从国外引进的设备与我国水质测量的实际需要之间有差异，另外在操作上也产生了一定的误差。设备自身的误差是无法避免的，只有控制人工操作的误差才能够尽量避免测量结果问题。

3.水质总氮总磷监测技术问题

我国水质总磷总氮监测技术还有很大提升空间。首先，监测的成本比较高，监测的时间耗费大，引入国外设备增加了监测成本。第二，我国水源污染程度随着工业化发展而增大，水质中总磷和总氮的含量也呈现增加趋势，这点在农村畜牧养殖和工业废水排放中表现明显。但是，监测设备的量程有限，如果监测设备的量程不扩大，则会造成水质中总氮总磷含量少的无法监测出，含量多的超过量程也无法反应真实值。第三，监测水样的浊度对分析有影响，如何降低水的浊度对监测的影响，也是监测技术的研究重点。第四，经过各水质监测站长期使用，我们发现各品牌仪器除了在性能上略有差别外，均能符合使用要求。但还是存在故障率高、抗干扰能力差、无法实现自动标定等问题。导致在使用过程中维护成本较高，所得数据的连续性、实时陛、可靠性无法得到保证。总之，现阶段我国水质总氮总磷监测技术需要改进，否则无法适应我国各种水质中总氮总磷测量的需要。

二、水质总磷总氮在线自动监测技术对策

1.水质总磷在线自动监测技术对策

关于总磷在线检监测中波长选择不当，可以按照下述两种方法来解决问题。第一，可以对高浓度磷进行稀释，再按照波长710nm进行测试。第二，可以选择680nm-750nm波长范围进行测试。选择稀释水样的方法缺点是稀释会引入误差。选择680nm-750nm波长范围测试的需要将标准系和水源同时监测，然后比对结果。

关于总磷在线监测中显色不充分，可以按照下述两种方法来解决。第一，保证水样的温度控制在25±5℃，显色时间控制在15分钟。第二，规范钼酸溶液配置方法，将钼酸铵倒入硫酸溶液时，在保证安全的情况下，速度要快，否则在后续使用中会导致显色不充分。

总之，在水质总磷在线自动监测技术中，要根据水样中总磷的浓度大小来选择适当的处理方式来保证监测结果准确性，要严格控制溶液配置操作和显色反应时间，减少人为操作引入的误差。

2.水质总氮在线自动监测技术对策

关于T-N低于NH3-N空白值问题，可以通过规范操作来解决。首先，要注意放气时间，水样消解30分钟后要立即放气。第二，要趁热摇匀，让气象中的氨气与K₂S₂O₈充分反应，产生硝酸银。这样就可以做到最大限度将水中的氮纳入到监测中。

关于K₂S₂O₈空白值，可以通过下述方法来解决。第一，要确定实验用水中没有氨气溶解，取用后立即盖盖，保证水中没有其他物质混入。第二，每瓶K₂S₂O₈只做6个试剂空白，取平均值作为空白值。第三，如果K₂S₂O₈空白值比较高，则要提纯后再使用，具体操作为：用无氨水来溶解K₂S₂O₈，温度控制在55±5℃，冷却至室温，在放入冰箱4℃继续冷却，最后用玻璃沙漏滤除晶体，用红外灯烘干。需要注意的是，如果含氮化合物大于0.005%，需要重复上述操作。

总之，在水质总磷在线监测技术中，要严格规范实验操作，通过优化实验操作来避免氮元素的损失，从而更准确的测量出总氮的含量。要在实验前对K₂S₂O₈的纯度进行分析，保证K₂S₂O₈的纯度在实验允许的范围内，杜绝由于K₂S₂O₈纯度不够而引发还原反应剂不充足，进而造成的实验结果精度受到影响。

3.提高自动在线监测水平

我国水样中总磷总氮的浓度与国外不同，所以用国外的测量设备在测量部分水样时，无法真实体现水样中总磷总氮的浓度。首先，我国要加强自主研发，优化既有的监测技术，降低成本。同时也要优化实验操作，合理减少操作时间，提高工作效率，从而实现增效降本。第二，我国在线监测设备要增加测量的量程，同时保持测量精准度。这样可以在未知水样总磷总氮浓度的情况下，保持测量结果的准确性。根据饮用水、城市生活污水、农村畜牧养殖污水、工业废水的总氮总磷含量差异较大，可以开发不同的设备和监测技术，针对低总氮总磷的水质采用小量程的测量设备，从而更加精准的反应出所含有的氮磷含量。对于工业废水和畜牧养殖污水，则要选择大量程的设备，从而保证满足高浓度总氮总磷污水的测量需要。第三，要通过技术革新来降低水浊度对分析监测的影响，这需要通过提高监测设备的性能来实现。总之，总磷总氮在线监测技术水平还需要进一步提高，一方面要从监测设备性能方面提供，一方面要从优化监测操作方面来提升。

3. 结语

综上所述，总氮总磷在线自动监测技术还有很大提升空间，产生问题的根本原因是从国外引进的测量设备与我国水质的特点匹配度存在问题。所以，我国相关技术人员要增加研发能力，开发出适合我国水质监测的设备。现阶段则要通过规范操作和控制监测条件等来最大限度的提高测量的精确度。

参考文献

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