水中氮

人們不難看出自然界存在含氮化合物跟人類息息相關，人類生命所需的含氮物質主要來源於糧食和動物提供的有機氮和飲用水中提供的無機氮化物，然而隨著人口增長，人類對環境的破壞愈加劇烈，酸雨、土壤污染及水污染等災害嚴重影響了動植物的健康，因而為了人們人類自身的可持續發展，為了人類的身心健康，需保護環境，監測動植物食品和飲用水中污染物的含量（F、硝酸鹽等），以達到預防為主、防治結合的目的。

進入水體中的氮主要有無機氮和有機氮之分。無機氮包括氨態氮（簡稱氨氮）和硝態氮。氨氮包括遊離氨態氮NH3-N和銨鹽態氮NH4+-N；硝態氮包括硝酸鹽氮NO3--N和亞硝酸鹽氮NO2--N。有機氮主要有尿素、氨基酸、蛋白質、核酸、尿酸、脂肪胺、有機鹼、氨基糖等含氮有機物。可溶性有機氮主要以尿素和蛋白質形式存在，它可以通過氨化等作用轉換為氨氮。

列舉了污水二次流出物的氮元素轉換示意圖，由圖中可以看出廢水中會有殘餘的銨根離子和硝酸根離子滲入地下水中，氨根離子在水及土壤中很容易發生硝化反應轉變為硝酸根離子，從圖表2.1所示曲線，很容易發現測量地表水中硝酸根的含量可以很大程度上反應水中的總氮含量，具有重大理論及現實意義。

目前，國標針對水質中氮的分析主要分以下方面：總氮、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、凱氏氮5個方面。

（一）總氮

總氮是指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量（通常測定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態氨幾大部分有機含氮化合物中氮的總和）。可溶性總氮是指水中可溶性及含可過濾性固體（小於0.45µm顆粒物）的含氮量。總氮是衡量水質的重要指標之一。

總氮的測定方法，一是採用分別測定有機氮和無機氮化合物（氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）后加和的辦法。二是以過硫酸鉀氧化，使有機氮和無機氮轉變為硝酸鹽后，通過離子選擇電極法對溶液中的硝酸根離子進行測量，也可以用紫外法或還原為亞硝酸鹽后，用偶氮比色法，以及離子色譜法進行測定。

（二）氨氮

氨氮是指遊離氨（或稱非離子氨，NH3）或離子氨（NH4+）形態存在的氨。pH較高，遊離氨的比例較高；反之，銨鹽的比例高。

常用來測定氨的兩個近似靈敏度的比色方法是經典的納氏試劑法和苯酚-次氯酸鹽法；滴定法和電極法也常用來測定氨；當氨氮含量高時，也可採用蒸餾-滴定法。（國標有納氏試劑法、水楊酸分光光度法、蒸餾-滴定法）

（三）硝酸鹽氮

水中硝酸鹽是在有氧條件下，各種形態含氮化合物中最穩定的氮化合物，通常用以表示含氮有機物無機化作用最終階段的分解產物。當水樣中僅含有硝酸鹽而不存在其他有機或無機的氮化合物時，認為有機氮化合物分解完全。如果水中含有較多量的硝酸鹽同時含有其他含氮化合物時，則表示有污染物已經進入水系，水的“自凈”作用尚在進行。

硝酸鹽氮的測定方法有離子選擇電極法、酚二磺酸分光光度法、鎘柱還原法、紫外分光光度法、戴氏合金換元法、離子色譜法、紫外法。其中電極法測量方便，範圍寬，而且價格便宜，對水樣要求較低；酚二磺酸分光光度法測量範圍寬，顯色穩定；鎘柱還原法適用於水中低含量硝酸鹽測定；戴氏合金換元法適用於污染嚴重並帶深色水樣；離子色譜法需要專用儀器，但可於其他陰離子聯合測定。

（四）亞硝酸鹽氮

亞硝酸鹽是氮循環的中間產物。亞硝態氮不穩定，可以氧化成硝酸鹽氮，也可以還原成氨氮。因此，在測定其含量的同時，並了解水中硝酸鹽和氨的含量，則可以判斷水系被含氮化合物污染的程度及自凈情況。

水中亞硝酸鹽的測定方法通常採用重氮-偶聯反應，使生成紅紫色染料。該方法靈敏度高、檢出限低、選擇性強。重氮試劑選用對氨基苯磺醯胺和對氨基苯磺酸，偶聯試劑為N-（1-萘基）-乙二胺和α-萘胺（有毒），N-（1-萘基）-乙二胺用得較多。

亞硝酸鹽氮的測定方法有N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、萃取分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法等。（國標採用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、氣相色譜法等）

（五）凱氏氮

凱氏氮是以凱氏法測得的的含氮量。它包括氨氮和在此條件下能被轉化為銨鹽而測定的有機氮化合物。此類有機氮主要指蛋白質、腖、氨基酸、核酸、尿素以及大量合成的，氮為負三價的有機氮化合物。不包括疊氮化合物、聯氮、偶氮、腙、硝酸鹽、腈、硝基、亞硝基、肟和半卡巴腙類含氮化合物。由於水中一般存在的有機化合物多為前者，因此，在測定凱氏氮和氨氮后，其差值即稱之為有機氮。

測定原理是加入硫酸加熱消解，使有機物中的胺基以及遊離氨和銨鹽均轉變為硫酸氫銨，消解后的液體，使呈鹼性蒸餾出氨，吸收於硼酸溶液，然後以滴定法或光度法測定氨含量。測定凱氏氮或有機氮，主要是為了了解水體受污染狀況，尤其在評價湖泊和水庫的富營養化時，是個有意義的指標。

（一）離子選擇電極法

從圖表4.0數據是由HC-800全自動離子分析儀測試得到，從結果可以看出，離子選擇電極法對氟、硝酸根、PH、水硬度、和鉀、鈉的測量完全可以滿足國家標準的要求，而且精度很好，因而離子選擇電極法非常快速地、準確地檢測出了水質中不同元素的含量，是一種適用性很強的監測手段。

水質測量技術的發展與展望

越來越多的水污染事件，在刺激著人們的神經。步入2013年，這短短兩個月，在該國一些省份就發生了數起比較嚴重的水污染事件，刺激著人們的神經。同時，例如廣西環江毛南族自治縣水源鎮含香村4個屯的飲用水源出現發臭、渾濁異常現象，山西天脊煤化工苯胺泄漏發生水體污染事件迫使河北邯鄲市大面積停水，上海金山區朱涇鎮發生水污染嚴重事件，導致周邊水域受到污染等等，也是近來被媒體廣泛報道關注的事件。這一起起嚴重的水污染事件，無不在向人們控訴水污染的危害，警示人們水污染防治工作的重要。

如何控制重點區域水污染問題，最需要從源頭上進行解決，這個時候，水質監測儀器就發揮著重要作用。水質監測是污染預警、污染物監測和治理效果評定等工作的重要方式，需要水質在線監測儀器提供精確和實時的監測數據。隨著社會對於水污染問題的關注，對於水質監測工具的需求，就為水質在線監測儀器的發展打開了大門，提供了市場。

傳統水質監測已經很難適應當前該國水污染防治工作的需求。傳統水質監測的方法是人工採樣后再實驗室儀器分析的方式。不僅耗時耗力，而且在數據精確度以及實時性等方面也存在不足。因為這樣的缺點，市場上就迫切需要類似水質在線自動監測儀器這樣能夠連續自動監測數據的儀器和方式。水質在線自動監測儀快速、連續、準確等特點，已經讓其在水污染防治行業佔據重要地位。

綜上，水質分析儀的發展前景，市場空間都很大，對國內企業來說既是機遇又是挑戰。