用于总氮测定的更简便、快捷和经济的方法

Taylor Reynolds

特别开发的总氮检测试剂盒仅通过一次试验就能测定工艺水和废水中的总氮含量。传统方法则需要分别测定总凯氏氮(TKN)、硝酸氮和亚硝酸氮含量，再相加而得总氮。  相比之下，这款新型总氮检测试剂盒更加快捷、安全、准确和经济。

总氮(Total nitrogen, TN)浓度由于会造成水体富营养化而引起重视。随着美国有更多州开始限定总氮值，准确测定含量更加重要。然而，实验室和测定程序的不同导致最终结果并不一致。另外，目前很多检测方法耗时又昂贵，甚至还对实施的实验人员有害。

“现在的方法会带来结果差异和人为误差，因此毫无疑问这些方法都不是最理想的”，环境与农业生物检测项目营销经理Taylor Reynolds说到。

传统的总氮测定方法容易产生差异

最常用的总氮测定法大概就是加和法，即分别测定总凯氏氮(TKN)、硝酸氮和亚硝酸氮含量，然后相加而得，共需3次试验。美国环保署(EPA)的40 CFR Part 136法规并未将总氮定义为一种分析物，各州于是自行确定总氮及检测方法的定义，大多州都回归到定义总氮为总凯氏氮(TKN)+硝氮+亚硝氮的传统方法（加和法）。虽然这种方法比较可靠，而且实验室已经配备相应的检测设备，但是缺点也明显：

• 冗长。最少需要2.5小时才能完成。
• 危险。检测必须在通风橱内进行，防止飞溅和酸暴露风险。
• 制造废弃物。酸和液体会变为废弃物。
• 不够准确。每次试验都有其对应的准确度波动范围（+/-准确度）。试验结果相加后，总的准确度也是所有试验误差幅度的累积总和。
• 可能需要多加步骤。假如废水中的硝酸盐浓度过高，就会影响总凯氏氮值。这时，就需要通过额外步骤将硝酸盐还原为氨。

此外，加和法还有改动余地，因为硝酸盐和亚硝酸盐的测定方法有好几种。比如，曾经发现爱荷华州的一些工厂操作人员会将样品分包给采用不同检测方法的多个实验室。操作人员再挑拣数据，选择最低数值求和得到总氮值，确保合规性。“这并不是监测水体健康的理想方式，会导致滑坡效应，只能让工厂检测结果的差异和误差变得更多”，Reynolds说到，“就算在检测程序没有那么含糊不清的实验室，目前我也没遇到过满意总凯氏氮法的技术人员。”

还有一种相对较新的检测方法是化学发光法(chemiluminescence)。需要将一小部分样品放入一般的离子化装置。离子化器在720 °C运行，火焰颜色在加入样品后的变化与总氮含量有关。这种方法的缺点包括：

• 与监管目的不符。这种方法在监管合规方面不太理想，因为在720 °C下，样品中的全部氮素都被转化，包括不具生物利用度的矿物氮（沙石、沉积物），不会影响水道健康，只会在计入后使总氮值虚高。因而这种方法实际上仅供内部参考。
• 需要特殊设备。化学发光需要不是每个实验室都会有的精密设备，例如需要铂催化剂的仪器，既昂贵又操作复杂。而要购买仅运行一种检测的仪器更是触及实验室底线。

“这些检测有很多地方都有可能出错，特别是在可靠性和结果重复性方面，目前仍没有替代方法”，Reynolds说到。

一种标准化总氮测定法提供更可靠结果

事实上，爱荷华州实验室正在测试一种新的总氮测定方法，在可靠性、重复性和便捷性方面均极具潜力。检测原理是Koroleff消解反应。操作人员只需在消解管中加入样品，再加入氢氧化钠和过硫酸钾，将所有含氮化合物氧化为硝酸盐。消解后，取小部分样品转入新容器，加入显色剂按浓度大小生成浅粉或深粉色。在分光光度仪中测得吸光度，确定样品总氮含量。

分光光度法总氮检测试剂盒

这种新检测法可通过一次标准化试验测定总氮。此外，这种检测具有几项无可否认的优点：

• 简便：单次试验就能获得唯一的总氮结果，步骤也比其他方法更加精简。
• 安全：无需通风橱操作，所有步骤都在封闭容器内完成。
• 无需特殊设备：用实验室常见的分光光度仪就能测定结果。
• 快捷：1小时完成总氮检测。“商业实验室的目标是一天内尽量多做检测多赚钱”，Reynolds说到，“这款新品能提高检测通量”。
• 消除不确定性：相比进行三次不同的试验获得总凯氏氮、硝氮和亚硝氮值再将三者相加，只进行一次试验的结果明显可信性最高。
• 经济：由于利用了实验室现有设备，一次总氮检测仅需3.75美元，而一次完整的加和检测需要15美元。

这种方法已经在欧洲及全球流行了几十年，最近才引入北美市场。美国环保署最近的一次方法更新在2017年，业内人士都希望环保署能发布这种新总氮法作为全国统一的检测方法。

“业内通常使用的加和法会带来差异和错误风险”，Reynolds说，“就算没有操作失误，操作人员也会得到差异结果。这种新检测法可避免这种差异”。