浅谈总氮在线监测仪现状及计量性能分析

郑庆呈

摘要：简要介绍了总氮在线监测仪的原理和市场应用。随后，通过实验，对比其他三类常用的水质在线设备，发现在线总氮设备的准确度略差。重复性方面，总氮的设备大体上也不太优秀。相对于单独监测总氮的设备，二合一总磷总氮监测仪中的总氮模块表现不够理想，示值误差和重复性都偏大。

关键词：总氮在线监测仪，示值误差，重复性

1 引言

氮是生物生长所必需的一种重要元素，但是如果水体中氮含量超标，就可能造成藻类的过度繁殖，从而出现富营养化状态。这不仅恶化了水体质量，也会对人类的居住环境和生产生活造成不便及危害^[1]。

总氮是指可溶性及悬浮颗粒中的含氮的总和，它既包含了水中的无机铵盐、溶解态氨、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮，也包含了大部分有机含氮化合物中的氮。总氮已被环境监测部门列为日常水质监测的主要项目之一（其它包括COD、氨氮、总磷等），而环保部门主要通过在线总氮监测仪对它进行监控。

2 原理

目前，在线总氮监测仪采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和间苯二酚分光光度法，其中前者是国标法，后者由于对硫酸的需求量大，容易造成二次污染，所以比较少用。

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法^[2]：即在高温下（120～124℃）、碱性介质中，利用过硫酸钾将样品中的含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐，再采用紫外分光光度法分别测定波长220nm与275nm处的吸光度值，计算出校正吸光度 A =A ₂₂₀-2A ₂₇₅，最后通过校准曲线换算就可得出总氮含量(以N计)。

3 市场应用

目前，国内外有多家仪器厂家生产在线总氮监测仪，即包括有与总磷二合一的仪器，也包括了单独的总氮分析仪。国外品牌DKK-TOA的NPW-160和岛津的TNP-4110为二合一的，国内的大多为单独测量总氮的，包括聚光科技（杭州）股份有限公司的TPN-2000(TN)，力合科技（湖南）股份有限公司的LFS-2002(TN)，广州市怡文环境科技股份有限公司的ZHYQ3362，福州普贝斯智能科技有限公司的PCM300-TN，杭州泽天科技有限公司的WDet-5000TPN，中兴仪器（深圳）有限公司的C310，江苏德林环保技术有限公司的DL2007，深圳世绘林科技有限公司的SVL-TN 等。

随着近些年环保要求的日益严格，在线总氮监测仪的市场需求也呈井喷式增长。在十年前，市场主要以进口的二合一仪器为主。但是，随着具备能力生产这类仪器的国内厂家数量越来越多，使用单位有了更多的选择性，并且他们更趋向于单独测量的设备，从而使得国内仪器的市场占有率已经超过了进口的此类设备。

4 计量特性

4.1 与其它水质在线设备的准确度比较

选取五款单独监测总氮的在线设备，同时也选取五款不同厂家的在线COD、在线氨氮、在线总磷设备与在线总氮设备进行对比，分别做它们的示值误差，结果如表1所示：

表1 四类在线设备的示值误差

序号	示值误差（%）
	在线COD	在线氨氮	在线总磷	在线总氮
1	+2	+1	+1	-5
2	+4	+3	+2	-3
3	-5	-4	+3	+4
4	+3	-3	-1	-8
5	+4	+2	-2	-6

由表1可以看出，整体上在线总氮监测仪的准确度会比其他三款仪器略差，而在线总磷监测仪的设备最佳。

4.2 在线总氮监测仪的重复性

选取五款单独监测总氮的设备，用10 mg/L的总氮标准物质，分别做它们的重复性^[3]，结果如表2所示：

表2 不同在线总氮监测仪的重复性

序号	测量值（mg/L）						重复性（%）
	1	2	3	4	5	6
1	10.0	10.6	10.2	10.8	10.9	11.1	3.7
2	9.8	9.4	9.2	9.5	9.3	9.6	2.1
3	10.5	10.2	10.3	10.6	11.1	11.4	4.0
4	10.1	9.6	9.3	9.5	9.0	8.8	4.5
5	9.8	9.4	9.3	9.5	8.9	8.6	4.3

从表2可以看出，虽然五款不同的在线总氮监测仪的重复性都不大于5%，但整体上还不是特别优秀。

4.3 二合一的总磷总氮分析仪

选取五台二合一总磷总氮监测仪进行示值误差和重复性的测量，结果如表3所示：

序号	示值误差（%）		重复性（%）
	总磷	总氮	总磷	总氮
1	+1	+8	1.7	4.5
2	+2	+12	2.7	6.6
3	-1	+4	1.3	3.8
4	+1	-8	2.2	7.5
5	+2	-6	2.8	4.2

表3 二合一总磷总氮监测仪的示值误差和重复性

从表3可以看出，五台二合一总磷总氮监测仪总磷数据都较好，但总氮有一台示值误差大于±10%，重复性有两台大于5%。整体上看，总氮在线监测仪的准确度和重复性不是很理想。

5 结语

综上所述，在所做的试验中，总氮在线监测仪的准确度要比同类水质在线设备（在线COD，在线氨氮和在线总磷）差，总氮在线监测仪的重复性整体上一般，二合一总磷总氮监测仪中总氮的准确度和重复性整体不是很理想。

当然，计量性能的好坏除了仪器本身的原因，还可能有运维方面的影响。需要运维人员及时更换所使用药剂，检查管路是否清洁干净，并定期对仪器进行校准维护等。

参考文献

1. 李军，陈程. 总氮总磷在线自动监测仪的现状与问题[J]. 环境科学与管理，2012，37（01）：161-164.

[2] HJ 636-2012.水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S].

[3] JJG 1094-2013.总磷总氮水质在线分析仪检定规程[S].

作者简介：郑庆呈，男，有机化学硕士，工程师。工作单位：福建省计量科学研究院。