隨著水污染和水環(huán)境的惡化，通過對水質(zhì)和廢水的在線自動監(jiān)測，特別是水質(zhì)中總磷總氮指標(biāo)的監(jiān)測，可以有效控制水污染。根據(jù)我國水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污水排放標(biāo)準(zhǔn)分析，傳統(tǒng)的總磷總氮監(jiān)測技術(shù)通常采用人工取樣和實驗室人工檢測的方法，不僅周期長、工作復(fù)雜，而且無法達(dá)到理想的監(jiān)控效果。因此，本文主要研究水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)，以便快速監(jiān)測水質(zhì)總磷總氮的各項指標(biāo)，提高監(jiān)測質(zhì)量和水平。

1、水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)的實驗分析 

1.1 水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)實驗的儀器與試劑 

在實驗儀器方面，需要使用的儀器設(shè)備包括：總磷總氮在線監(jiān)測儀器、分析電子天平、電熱恒溫水浴鍋、不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌鍋、自動雙重純水蒸餾器等。在使用試劑方面主要包括：15 mg/ml過硫酸鉀溶液、15 mg/ml氫氧化鈉溶液、24 mg/ml抗壞血酸溶液、500 mg/l磷標(biāo)準(zhǔn)溶液與氮標(biāo)準(zhǔn)溶液、硫酸溶液、酒石酸銻鉀、鹽酸溶液等。另外，無氨水的提取主要是從1 000 ml蒸餾水中加入0.1 ml的硫酸，在全玻璃蒸餾器中除去前50 ml的流出液，并將流出液收集在玻璃瓶中密封保存。而鉬酸鹽溶液的制備主要是將12 g的鉬酸銨溶于700 ml水中，將0.48 g的酒石酸銻鉀溶于100 ml水中，攪拌均勻后倒入160 ml的濃硫酸，并混合均勻，這種溶液可以穩(wěn)定2個月左右的時間。 

1.2 水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)實驗方法 

首先，總氮分析方法。其主要分為在線監(jiān)測方法與國標(biāo)方法，在線監(jiān)測方法中，主要是在水中加入氫氧化鈉與過硫酸鉀溶液，通過85 ℃的紫外線照射，將其分解為硝酸根離子。將被消解的水樣本冷卻到一定的溫度后，選取一部分為試樣，加入氯化氫將其調(diào)節(jié)至pH2～3，之后在220 nm波長的位置測量吸光度參數(shù)，并計算出水中總氮的濃度值。這種方法可以在常壓以及低溫條件下使用。另外，國標(biāo)方法主要是在60 ℃以上的水溶液中，將過硫酸鉀溶液分解成硫酸氫鉀與原子態(tài)氧，將硫酸氫鉀離解成氫離子，通過氫氧化鈉的堿性介質(zhì)分解完成。其中的原子態(tài)氧可以在高溫下將水樣本中的氮化合物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，同時，將此過程中的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。并且使用紫外線分光光度法在200 nm與275 nm波長位置測量吸光度的參數(shù)，其兩者之差就是校正吸光度值，該方法檢出限為0.05 mg/L。 

2、水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測技術(shù)的測試方法 

2.1 線性范圍 

為了更加準(zhǔn)確的檢測出地表水與廢水濃度以及變化情況，需要對在線監(jiān)測技術(shù)的檢測線性范圍進(jìn)行研制，可以將其分為低濃度檔與高濃度檔?？偭椎谋O(jiān)測線性范圍中低濃度檔為0～2.0 mg/L，高濃度檔為0～20.0 mg/L。總氮的監(jiān)測線性范圍中低濃度檔為0～5.0 mg/L，高濃度檔為0～50.0 mg/L?！?%FS/d為零點(diǎn)漂移，±3%FS為量程漂移。 

2.2 靈敏度與校準(zhǔn)曲線分析 

總磷在線監(jiān)測技術(shù)中，校準(zhǔn)曲線以及線性回歸分析為上述兩檔，其低、高量程檔校準(zhǔn)曲線中分別設(shè)置了5各不同的濃度水平標(biāo)準(zhǔn)溶液。

另外，在總氮在線監(jiān)測方法中，其校準(zhǔn)曲線與線性回歸分為0～5 mg/L、0～50.0 mg/L兩檔。其低、高量程檔校準(zhǔn)曲線中分別設(shè)置了5檔各不同的濃度水平標(biāo)準(zhǔn)溶液。 

各種不同的濃度水平標(biāo)準(zhǔn)樣品均通過6～7次的檢測，之后采用最小二乘法對其進(jìn)行線性回歸分析，并且需要建立樣本的濃度――吸光度校準(zhǔn)曲線。通過上圖分析，總磷與總氮的濃度曲線均具有明顯的線性關(guān)系，相關(guān)線性系數(shù)均超過0.99，符合在線自動監(jiān)測技術(shù)的需求。另外，在低檔濃度中總磷與總氮的測量靈敏度高于高檔濃度。 

2.3 準(zhǔn)確度與精密度分析 

為了有效的減少在線監(jiān)測技術(shù)測量的誤差，需設(shè)計專門的精密度與準(zhǔn)確度實驗對其進(jìn)行驗證分析，總磷根據(jù)低、高檔次配置兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測，其中a標(biāo)準(zhǔn)溶液為1.20 mg/L；b標(biāo)準(zhǔn)溶液為12.0 mg/L。總氮也分為c標(biāo)準(zhǔn)溶液3.0 mg/L；d標(biāo)準(zhǔn)溶液25.0 mg/L。通過反復(fù)檢測10次以上，分析其結(jié)果數(shù)據(jù)。其中，低濃度與高濃度檔范圍均具有較好的精密度與準(zhǔn)確度，尤其是在低濃度檔中，具有更高的精密度與準(zhǔn)確度。其中總磷監(jiān)測的精密度與準(zhǔn)確度比較理想，總氮監(jiān)測的精密度與準(zhǔn)確度相對較差。 

2.4 在線監(jiān)測技術(shù)與國標(biāo)方法比較分析 

實驗研究表明，在線自動監(jiān)測技術(shù)與國標(biāo)法相比具有不可比擬的優(yōu)勢。首先，在線自動監(jiān)測技術(shù)主要是在國標(biāo)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，有效降低了溫度和壓力條件，檢測時間短。其次，在線自動監(jiān)測技術(shù)的測量范圍更大。主要采用可選的分檔法，測量對象不僅包括低濃度的地表水，還包括高濃度的污水和廢水。此外，其整體系統(tǒng)滿足工業(yè)自動化的需求。該監(jiān)測技術(shù)主要采用PLC研發(fā)的自動控制系統(tǒng)，充分利用PLC的性能和優(yōu)勢，實現(xiàn)水質(zhì)中總磷總氮測量過程中的自動采樣、監(jiān)測和自動數(shù)據(jù)采集過程。 

3、結(jié)語 

通過對傳統(tǒng)的水質(zhì)總磷總氮監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，可以有效的實現(xiàn)水質(zhì)總磷總氮在線自動監(jiān)測，其符合國家標(biāo)準(zhǔn)水平，具有縮短監(jiān)測時間，在低溫以及常壓狀態(tài)下能夠進(jìn)行檢測的優(yōu)勢，在實際運(yùn)行過程中，可以極大地提高水質(zhì)總磷總氮監(jiān)測水平與質(zhì)量。