(1.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；2. 上海安杰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆虾?201906；3. 北京市理化分析測(cè)試中心，北京100089)

1 引言

厭氧微生物對(duì)禽畜糞便的有機(jī)物進(jìn)行分解，同時(shí)產(chǎn)生沼氣、沼渣、沼液，獲得的沼渣、沼液有機(jī)肥料可用于解決土地長(zhǎng)期施用化肥帶來的污染危害，保護(hù)了自然環(huán)境[1]。沼液是沼氣生產(chǎn)后的殘余物，目前處理方式主要還是以自然還田為主[2]，經(jīng)過厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼液含有較高的化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand, COD)，N和P幾乎全部保留，可生化性差，如得不到妥善處理，隨意排放會(huì)引起湖泊河流富營(yíng)養(yǎng)化、土壤和地下水污染等環(huán)境問題，造成巨大危害[3，4]。

沼液中氨氮的測(cè)定基本采用分光光度法[5]，該方法檢測(cè)時(shí)水樣因?yàn)槭茴伾?、渾濁度、離子等干擾不能直接測(cè)定，必須前處理脫色、絮凝沉淀、過濾、蒸餾或萃取，前處理復(fù)雜且耗時(shí)、耗力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易受操作人員專業(yè)熟練度等人為因素影響，抗干擾能力弱，不能測(cè)量復(fù)雜物質(zhì)。氣相分子吸收光譜法與分光光度法相比具有測(cè)定速度快、手續(xù)簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)擬采用氣相分子吸收光譜法測(cè)定沼氣發(fā)酵前固體廢棄物和發(fā)酵后沼液的氨氮含量，探究沼氣發(fā)酵過程中氨氮的變化情況，為沼液的環(huán)境安全處理提供初步依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

氣相分子吸收光譜儀：型號(hào)為AJ-3700(上海安杰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?。

氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品編號(hào)GSB 04-2832-2011，1000mg/L，184023-2有效期至：2019年10月10日；氫氧化鈉、次溴酸鈉、氯化鉀、鹽酸、無水乙醇、溴酸鉀及溴化鉀：分析純；實(shí)驗(yàn)用水：無氨水。

禽畜糞便：河北聚碳生物科技有限公司。

2.2 方法依據(jù)及原理

方法依據(jù)：HJ/T195—2005 水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 氣相分子吸收光譜法[6]。

方法原理：氣相分子吸收光譜法中氨氮項(xiàng)目的測(cè)定采用次溴酸鹽氧化法，將待測(cè)物質(zhì)中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，利用亞硝酸鹽氮在乙醇催化作用下，快速分解生成NO2氣體，使用氣相分子光譜儀于NO2特征吸收峰214.6nm處進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

固體廢棄物前處理：稱取固液混合物試樣40g，放入500mL聚乙烯瓶中加入200L氯化鉀溶液在20℃士2℃的溫度條件下在恒溫水浴震蕩器中恒溫震蕩提取l h。然后靜置溶液30min，待其自然分層，取上層清液。

沼液前處理：量取混勻后的沼液10g，離心取清夜。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：配制濃度為0.0000mg/L、0.2000mg/L、0.5000mg/L、1.0000mg/L、2.0000mg/L氨氮標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，放置于自動(dòng)進(jìn)樣器相應(yīng)的位置上，設(shè)置軟件后測(cè)定。

樣品測(cè)定(氣相分子吸收光譜法)：兩類樣品手動(dòng)稀釋50倍，上樣，設(shè)置軟件后測(cè)定，7次平行實(shí)驗(yàn)。

樣品測(cè)定(分光光度法)：參照《HJ 535—2009 水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》[7].

3 結(jié)果與分析

3.1 儀器試驗(yàn)條件選擇

溫度選擇：儀器在試驗(yàn)過程中對(duì)試劑及環(huán)境都有一定的溫度要求，低溫條件下氧化劑不能完全氧化氨氮，重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果表明20℃～30℃為最佳試驗(yàn)溫度，所以在氣溫較低的條件下需要充分預(yù)熱。

稀釋倍數(shù)選擇：結(jié)合納氏試劑分光光度法選擇水樣稀釋倍數(shù)。取少量水樣，滴入3滴左右納氏試劑，觀察水樣顯色程度，與納氏試劑分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行顏色比較，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定稀釋倍數(shù)。這樣既減輕了水樣在儀器中的測(cè)定次數(shù)，又加快了整個(gè)試驗(yàn)過程，節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間與試劑[8]。

3.2 線性范圍

如圖1所示，所擬合的函數(shù)為y= 0.0862x-0.0001，其中r= 0.99994，線性系數(shù)完全滿足一般實(shí)驗(yàn)室對(duì)于分析的要求。

圖1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.3 樣品的測(cè)定及計(jì)算公式

氣相分子吸收光譜法測(cè)定固體廢棄物的氨氮含量=[軟件計(jì)算濃度]×稀釋倍數(shù)；

氣相分子吸收光譜法測(cè)定沼液的氨氮含量=[軟件計(jì)算濃度]×稀釋倍數(shù)

分光光度法測(cè)定參照《HJ 535-2009 水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》。

結(jié)果見表1。

表1 樣品測(cè)定結(jié)果

3.4 分析結(jié)果

以上檢測(cè)結(jié)果表明，利用氣相分子吸收光譜法與傳統(tǒng)的分光光度法測(cè)定沼氣發(fā)酵過程中氨氮含量結(jié)果相近，且從發(fā)酵前后的變化情況來看，雖然厭氧發(fā)酵之后氨氮含量有所降低，降低比例可達(dá)到28.90%，但仍有71.10%的氨氮還是被保留在沼液中。

4 結(jié)語

通過結(jié)果可以看出，在沼液的利用時(shí)應(yīng)注意污染物的檢測(cè)，并進(jìn)行更有針對(duì)性的處理，才能更有效地對(duì)沼液進(jìn)行資源化無害化利用。同時(shí)，氣相分子吸收光譜法能夠大大提高沼液中氨氮測(cè)定的速度，提高工作效率，該方法在沼氣工程檢測(cè)領(lǐng)域具有巨大的推廣價(jià)值。