一、Основные понятия аммиачного и общего азота

В мониторинге качества воды азотсодержащие соединения являются важным показателем оценки эвтрофикации водоёмов. Органический азот включает белки, аминокислоты, мочевину и другие азотсодержащие органические вещества, которые в аэробных условиях при биологическом окислении постепенно разлагаются до NH₃, NH₄⁺, NO₂⁻, NO₃⁻ и других форм.

Среди них NH₃ и NH₄⁺ называются аммиачным азотом, NO₂⁻ — нитритным азотом, NO₃⁻ — нитратным азотом. Эти формы представляют собой различные стадии превращения органического азота в неорганические вещества, и их содержание может использоваться в качестве показателей качества воды.

Общий азот (TN) — это комплексный показатель качества воды, включающий всё содержание от органического азота до нитратного азота. Содержание всех азотсодержащих органических и неорганических веществ пересчитывается в мг/л азота (N₂).

二、Методы измерения аммиачного азота

Для измерения аммиачного азота в основном используются спектрофотометрический метод или метод аммиачного газочувствительного электрода. Оба метода имеют свои особенности и применяются в различных условиях.

2.1 Спектрофотометрический метод

Принцип спектрофотометрического метода в онлайн-анализаторе аммиачного азота следующий:

  • В присутствии дихлоризоцианурата натрия ион аммония реагирует с салицилатом натрия с образованием синего соединения;
  • Это соединение имеет максимальное поглощение при длине волны 660 нм и может быть измерено спектрофотометрически;
  • Для предотвращения помех от мутности пробы измеряемый свет сравнивается с пучком рассеянного опорного света с длиной волны 880 нм.

2.2 Метод аммиачного газочувствительного электрода

Метод аммиачного газочувствительного электрода основан на принципе ионоселективного электрода, подробности см. в соответствующем разделе об ионоселективных электродах. Этот метод применим для определённых условий качества воды, при выборе необходимо учитывать фактические рабочие условия.

三、Методы автоматического мониторинга общего азота

Для автоматического мониторинга общего азота в основном используются метод УФ-поглощения и хемилюминесцентный метод. Оба метода различаются по принципу, помехоустойчивости и применимости.

3.1 Метод УФ-поглощения

Метод УФ-поглощения основан на национальном стандарте GB 11894-89: азотсодержащие соединения разлагаются персульфатом калия и окисляются до NO₃⁻, затем общий азот измеряется УФ-методом.

Внимание: этот метод подвержен помехам от ионов бромида, в воде с высоким содержанием бромидов его следует применять с осторожностью.

3.2 Хемилюминесцентный метод

Хемилюминесцентный метод не имеет помех и считается предпочтительным методом автоматического онлайн-мониторинга. Его рабочий процесс следующий:

  1. Газ-носитель подаёт пробу воды в реакционную трубку с катализатором;
  2. При высокотемпературном (700～950℃) низкотемпературном герметичном сжигании азотсодержащие соединения окисляются до NO;
  3. NO реагирует с O₃, генерируемым озонатором, и измеряется интенсивность излучаемой хемилюминесценции.

四、Сравнение методов и рекомендации по выбору

Для удобства выбора инженерно-техническими специалистами и закупщиками в таблице ниже сравниваются характеристики основных методов измерения аммиачного и общего азота.

Измеряемый параметр Метод Основные принципы Факторы помех
Аммиачный азот Спектрофотометрический метод Реакция с салицилатом натрия с образованием синего соединения, поглощение при 660 нм, опорный при 880 нм Мутность пробы (компенсируется опорным светом)
Аммиачный азот Метод аммиачного газочувствительного электрода Ионоселективный электрод См. раздел об электродах
Общий азот Метод УФ-поглощения Окисление персульфатом калия до NO₃⁻, УФ-измерение Ионы бромида
Общий азот Хемилюминесцентный метод Высокотемпературное сжигание с окислением до NO, реакция с O₃, измерение интенсивности свечения Помехи отсутствуют

Таким образом, хемилюминесцентный метод благодаря отсутствию помех стал предпочтительным для онлайн-мониторинга общего азота, а для измерения аммиачного азота можно выбирать спектрофотометрический метод или метод аммиачного газочувствительного электрода в зависимости от условий на месте.