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水质无机分析指标详解与方法选择
含氮类：氨氮、 总氮、凯氏氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、非离子氨
含磷类：总磷与磷酸盐、黄磷
含硫、氰、氟类：硫化物、 氰化物、 氟化物
含氯、碘类：游离氯和总氯、氯化物、 碘化物
其他无机盐类： 硫酸盐、 氯酸盐、 亚氯酸盐、 溴酸盐、硫氰酸盐、 硅酸盐
一. 氨氮
定义：氨氮(NH3-N)以游离氨(NH3)或铵盐(NH4+)形式存在于水中，两者的组成比例取决于水的pH和水温。当pH偏高时，游离氨的比例较高；反之则铵盐的比例高。水温则相反。来源：水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物，某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等，以及农田排水。此外，在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用，还原为氨。在有氧环境中，水中氨亦可转变为亚硝酸盐，甚至继续转变为硝酸盐。意义：测定水中各种形态的氮化合物，有助于评价水体被污染和“自净”状况。鱼类对水中氨氮比较敏感，氨氮含量高时会导致鱼类死亡。方法：氨氮的测定方法通常有纳氏试剂分光光度法、水杨酸-次氯酸盐分光光度法、蒸馏-中和滴定法、气相分子吸收光谱法、连续流动-水杨酸分光光度和流动注射一水杨酸分光光度法等。
纳氏试剂分光光度法具有操作简便、灵敏等特点，水中钙、镁和铁等金属离子，硫化物，醛和酮类，色度和浊度等均干扰测定，需作相应的预处理。水杨酸-次氯酸盐分光光度法具有灵敏、稳定等优点，干扰情况和消除方法同纳氏试剂分光光度法。气相分子吸收光谱法比较简单，使用专用仪器或原子吸收仪都可以达到良好的效果。连续流动-水杨酸分光光度法和流动注射-水杨酸分光光度法具有操作简单、分析范围广等特点，缺点是仪器需要经常维护。氨氮含量高时，可采用蒸馏一中和滴定法。
二. 总氮
来源：大量生活污水、农田排水或含氮工业废水排入水体，会使水中有机氮和各种无机氮化物含量增加，生物和微生物类大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水体质量恶化。意义：湖泊、水库中含有超标的氮、磷类物质时，会造成浮游植物繁殖旺盛，出现富营养化状态。因此，总氮是衡量水质的重要指标之一。方法：水中总氮的测定通常采用过硫酸钾氧化，使有机氮和无机氮化合物转变为硝酸盐氮后，再用紫外法、气相分子吸收法等进行测定。碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法对实验条件要求不高，普通实验室即可进行，适于手工操作，操作步骤简单，仪器设备少，而且不用加强酸、强碱以及汞盐等环境危害物质，对人员技术要求低，与其他方法相比有明显的优势。但该方法耗时长、自动化程度低，对试剂空白值的要求非常严格，其所需试剂过硫酸钾和氢氧化钠中的含氮量严重影响空白吸光值，因此空白试验不易做好。气相分子吸收光谱法具有抗干扰能力强、分析速度快、准确度好、精密度高、检出限低、检测浓度范围大、可实现自动进样、样品和试剂消耗量小等优点。流动注射-盐酸萘乙二氨分光光度法和连续流动-盐酸萘乙二氨分光光度法，分析速度快、准确度好、精密度高、检出限低、检测浓度范围大、可实现自动进样、样品和试剂消耗量小以及可以与多种检测手段相结合等一系列优点，有些型号的仪器具有在线预处理功能，使整个分析过程全自动，在检测大批量的样品上有明显的优势；缺点是试剂的要求比碱性过硫酸钾氧化分光光度法高，仪器稳定时间长，仪器需要经常维护，对人员技术要求高。三. 凯氏氮
定义：凯氏氮是指以凯氏(Kjeldahl)法测得的含氮量。它包括了氨氮和在此条件下能被转化为铵盐而测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要是指蛋白质、氨基酸、核酸、尿素以及大量合成的、氮为负三价态的有机氮化合物。它不包括叠氮化合物、联氮、偶氮、腙、硝酸盐、亚硝酸盐、腈、硝基、亚硝基、肟和半卡巴腙类等的含氮化合物。来源：一般水样中存在的有机氨化合物为前者，因此，在测定凯氏氮和氨氮后，其差值即称为有机氮。将凯氏氮称为有机氮是不合理的。意义：测定凯氏氮或有机氮，主要是为了了解水体受污染状况，尤其是在评价湖泊和水库的富营养化时，是一个有意义的指标。方法：凯氏氮测定的最后测量方法与氨氮相同，当含量低时使用纳氏试剂分光光度法，含量高时使用蒸馏一中和滴定法，亦可采用气相分子吸收光谱法。四. 硝酸盐氮
来源：水中硝酸盐是在有氧环境下，亚硝氮、氨氮等各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，亦是含氮有机物经无机化作用最终的分解产物。亚硝酸盐可经氧化而生成硝酸盐，硝酸盐在无氧环境中，亦可受微生物的作用而还原为亚硝酸盐。水中硝酸盐氮(NO3-N)含量相差悬殊，从每升数十微克至每升数十毫克，清洁的地表水中含量较低，受污染的水体以及一些深层地下水中含量较高。制革废水、酸洗废水、某些生化处理设施的出水和农田排水中可含大量的硝酸盐。危害：摄入硝酸盐后，肠道中微生物作用可将其转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。水中硝酸盐氮含量达每升数十毫克时，可致婴儿中毒。方法：水中硝酸盐氮测定方法颇多，常用的有酚二磺酸分光光度法、离子色谱法、离子选择电极流动注射法、气相分子吸收光谱法和紫外分光光度法。酚二磺酸分光光度法测量范围较广，显色稳定。离子色谱法需有专用仪器，但可同时和其他阴离子联合测定。紫外分光光度法和离子选择电极流动注射法常作为在线快速方法使用，尤其是将电极法改为流通池后可保证电极性能良好，不易受检测水体的沾污和损坏。目前的自动在线监测仪多使用紫外分光光度法和离子选择电极流动注射法。五. 亚硝酸盐氮
特性：根据水环境条件，可被氧化成硝酸盐，也可被还原成氨。危害：亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白(低铁血红蛋白)氧化成为高铁血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，失去血红蛋白在体内输送氧的能力，出现组织缺氧的症状。亚硝酸盐可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质，在pH较低的酸性条件下，有利于亚硝胺类的形成。方法：水中亚硝酸盐的测定方法通常采用重氮-偶联反应，使生成红紫色染料，方法灵敏、选择性强。所用重氮和偶联试剂种类较多，最常用的，前者为对氨基苯磺酰胺和对氨基苯磺酸，后者为N-(1-萘基)-乙二胺和α-萘胺。此外，还有目前国内外普遍使用的离子色谱法和气相分子吸收光谱法。这两种方法虽然须使用专用仪器，但方法简便、快速，干扰较少。亚硝酸盐在水中不稳定，易受微生物等影响，在采集后应尽快分析，必要时冷藏保存。六. 非离子氨
定义：非离子氨即氨溶于水后，氨与水松散结合形成非离子化的氨分子。特性：离子氨浓度可由水体的pH、水温和总氨浓度换算得出，其中pH和水温可直接测得，总氨浓度则可由分析得到的水体氨氮浓度换算而得。方法：氨氮常用分析方法有纳氏试剂分光光度法和水杨酸分光光度法等，具体同氨氮的测定方法。七. 总磷与磷酸盐
形式：在天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在，它们分为正磷酸盐、缩合磷酸盐(焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐)和有机结合的磷(如磷脂等)。来源：它们存在于溶液中、腐殖质粒子中或水生生物中。一般天然水中磷酸盐含量不高。化肥、治炼、合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中常含有较大量磷。意义：磷是生物生长必需的元素之一。但水体中磷含量过高(如超过0.2mgL)，可造成藻类的过度繁殖，直至数量上达到有害的程度(称为富营养化)，造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。磷是评价水质的重要指标。方法：水中磷的测定，通常按其存在的形式而分别测定总磷、可溶性正磷酸盐和可溶性总磷酸盐。正磷酸盐的测定常使用离子色谱法、钼酸铵分光光度法、孔雀绿一磷钼杂多酸分光光度法、流动注射一钼酸铵分光光度法、连续流动分光光度法和电感耦合等离子体发射光谱法等。钼酸铵分光光度法具有检出限低、灵敏度高的优点，但也存在消解时间长、需浊度一色度补偿、测定线性范围窄等不足。尤其是对色度浊度较高且含磷量不稳定的工业废水，不仅稀释倍数难以确定，浪费大量分析时间，且经多次稀释和浊度一色度补偿，样品测定结果会受到一定程度的干扰。流动注射—钼酸铵分光光度法和连续流动一钼酸铵分光光度法具有全面性、科学性、分析范围广、操作简单等特点，具有一定的先进性；缺点是过硫酸钾纯度要求较高，需购买进口试剂，仪器需要经常维护。电感耦合等离子体发射光谱法较分光光度法具有介质干扰小、线性范围广、操作步骤简便等优点，尤其适合高浓度、大批量废水样品的分析检测，缺点是方法的灵敏度较差。形式：磷为常见元素，其在地壳中的重量百分含量约为0.118%。磷在自然界都以各种磷酸盐的形式出现。磷存在于细胞、骨骼和牙齿中，是动植物和人体所必需的重要组成成分。正常情况下人每天需要从水和食物中补充1.4g磷，但都是以各种无机态磷酸盐或有机磷化合物形式吸收。危害：磷以单质磷形态存在于水和废水中时，将给环境带来危害。黄磷是重要的化工原料，在其生产过程中，用水喷洗熔炉的废气冷却后产生对环境危害极大的“磷毒水”，这种污水含有大量可溶和悬浮态的单质磷。单质磷属剧毒物质，进入生物体内可引起急性中毒，人摄入的致死量为1mg/kg。因此，单质磷是一种不能忽视的污染物。在我国西南地区曾发生过磷导致的水污染事故。方法：气相色谱法 HJ701-2014；磷钼蓝分光光度法 HJ593-2010九. 硫化物
定义：水中硫化物包括溶解性的H2S、HS-、S2-，存在于悬浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金属硫化物以及未电离的有机、无机类硫化物。危害：硫化氢易从水中逸散于空气，产生臭味，且毒性很大，它可与人体内细胞色素、氧化酶及该类物质中的二硫键(-S-S-)作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧，危及人的生命。硫化氢除自身能腐蚀金属外，还可被污水中的微生物氧化成硫酸，进而腐蚀下水道等。意义：硫化物是水体污染的一项重要指标(清洁水中，硫化氢的嗅阙值为0.035μgL)。来源：地下水(特别是温泉水)及生活污水中通常含有硫化物，其中一部分是在厌氧条件下，由于细菌的作用，使硫酸盐还原或由含硫有机物的分解而产生的。某些工矿企业，如焦化、造气、选矿、造纸、印染和制革等工业废水亦含有硫化物。通常测定水体中的硫化物是指水和废水中溶解性的无机硫化物和酸溶性金属硫化物。方法：测定硫化物的方法，除亚甲蓝分光光度法和碘量法以及离子选择电极法外，还有气相分子吸收光谱法及流动注射分析法。当水样中硫化物含量小于1mg/L 时，采用对氨基二甲基苯胺分光光度法(即亚甲蓝分光光度法)，或气相分子吸收光谱法。气相分子吸收光谱法和流动注射分析法使用仪器分析，方法简便，检出限低，在分析大批量样品时具有明显的优势。十. 氰化物
分类：水中氰化物可分为简单氰化物和络合氰化物两种。简单氰化物包括碱金属(钠、钾、铵)的盐类(碱金属氰化物)和其他金属的盐类(金属氰化物)。碱金属氰化物的水溶液中，氰基以CN和HCN分子的形式存在，二者之比取决于pH。在大多数天然水体中，HCN占优势。简单的金属氰化物的溶液中，氰基也可能以稳定度不等的各种金属氰化物的络合阴离子的形式存在。络合氰化物有多种分子式，碱金属-金属氰化物通常用AyM(CN)x来表示。其中A代表碱金属，M代表重金属(低价和高价铁离子、镉、铜、镍、锌、银、钴或其他)，y代表金属原子的数目，x代表氰基的数目。毒性：氰化物对人体的毒性主要是与高铁细胞色素氧化酶结合，使其失去传递氧的作用，引起组织缺氧室息。每个溶解的碱金属-金属络合氰化物，最初离解都产生一个络合阴离子，即M(CN)根。其离解程度要由几个因素而定，同时释放出CN，最后形成HCN。HCN分子对水生生物有很大毒性。锌氰、镉氰络合物在非常稀的溶液中几乎全部离解，这种溶液在天然水体正常的pH下，对鱼类有剧毒。虽然络合离子比HCN的毒性要小很多，然而，含有铜氰和银氰络合阴离子的稀溶液对鱼类的剧毒性主要是由未离解离子的毒性造成的。铁氰络合离子非常稳定，没有明显的毒性。但是在稀溶液中，经阳光直接照射，容易发生迅速的光解作用，产生有毒的HCN。在使用碱性氯化法处理含氰化物的工业废水时，可产生氯化氰(CNCl)，它是一种溶解度有限但毒性很大的气体，其毒性超过同等浓度的氰化物。在碱性时，CNCl水解为氰酸盐离子(CNO)，其毒性不大。但经过酸化，CNO分解为氨，分子氨和金属-氨络合物的毒性都很大。硫代氰酸盐(CNS)本身对水生生物没有多大毒性。但经氯化会产生有毒的CNCl，因而需要事先测定CNS。来源：氰化物的主要污染源是小金矿的开采、冶炼，电镀，有机化工，选矿，炼焦，造气，化肥等工业排放的废水。氰化物可能以HCN、CN-和络合氰离子的形式存在于水中。由于小金矿的不规范化管理，我国时有发生NaCN泄漏污染事故。方法：硝酸银滴定法、异烟酸-吡唑啉酮分光光度法、异烟酸-巴比妥酸分光光度法、吡啶-巴比妥酸分光光度法、流动注射-分光光度法。十一. 氟化物
意义：氟化物(F)是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病，饮水中含氟的适宜浓度在0.5~1.0mg/L。当长期饮用含氟量在1~1.5mgL的水时，则易患斑齿病；水中含氟量高于4mg/L时，可导致氟骨病。来源：氟化物广泛存在于天然水体中。有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药等行业的废水及含氟矿物的废水中常常都存在氟化物。方法：氟化物的测定方法主要有离子色谱法、离子选择电极法和氟试剂分光光度法。离子色谱法已被国内外普遍使用，其方法简便、快速，相对干扰较小，测量范围是0.02～10mg/L。离子选择电极法选择性好，适用范围广，水样浑浊、有颜色均可测定，测量范围是0.05～1900mg/L。氟试剂分光光度法适用于含氟较低的样品，测量范围是0.02～1.8mg/L。对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行预蒸馏。十二. 游离氯和总氯
定义：游离氯又称为游离余氯(活性游离氯、潜在游离氯)，以次氯酸、次氯酸盐离子和单质氯的形式存在于水中。总氯又称为总余氯，即游离氯和氯胺、有机氯胺类等化合物的总称。形式：氯以单质或次氯酸盐形式加入水中后，经水解生成游离氯，包括含水分子氯、次氯酸和次氯酸盐离子等形式，其相对比例决定于水的pH和温度，在一般水体的pH下，主要是次氯酸和次氯酸盐离子。性质：游离氯与铵和某些含氮化合物起反应，生成化合氯。氯与铵反应生成氯胺:一氯胺、二氯胺和三氯化氮。游离氯与化合氯二者能同时存在于水中。经氯化过的污水和某些工业废水的出水，通常只含有化合氯。来源：饮用水或污水中加氯以杀灭或抑制微生物，电镀废水中加氯分解有毒的氰化物。危害：氯化作用产生不利的影响是可使含酚的水产生氯酚，还可生成有机氯化合物，对人体十分有害，并可因存在化合氯而对某些水生物产生有害作用。方法：碘量法适用于测定总氯含量大于1mg/L的水样。以DPD为指示剂，用硫酸亚铁铵溶液进行滴定，可分别测定游离氯、一氯胺、二氯胺和三氯化氮。当含量较低时，还可以采用DPD分光光度法。十三. 氯酸盐
性质：氯酸盐(ClO3-)分子结构为SP3杂化类型，具有强氧化性。常见盐有氯酸钠或氯酸钾，均为无色或白色粉末状，且易潮解。毒性：氯酸盐也是一种无机卤氧酸盐类消毒副产物，同样由二氧化氯消毒产生，其是神经、心血管和呼吸道中毒与甲状腺损害的诱因之一。人体皮肤接触或吸入氯酸钾后会导致呼吸系统疾病，出现心烦、呕吐、腹泻、皮肤过敏等症状，严重时会出现溶血、黄萎病、尿毒症、抽搐、昏迷直至肝肾功能衰竭而死，长期接触氯酸钾，可引起食欲不振、体重下降，甚至诱发癌症，对成人的致死量为12g、儿童为5g、婴儿为1g。植物吸收ClO3-会抑制植物细胞对NO3-的吸收和运输，导致植物缺氮，进而影响植物体的生理、营养和生殖生长。十四. 亚氯酸盐
性质：钠盐易溶于水，与有机物接触能引起爆炸，是一种高效氧化剂和优质漂白剂。碱性水溶液对光稳定，酸性水溶液受光影响则产生爆炸性分解，并放出二氧化氯，是一种强氧化剂，其氧化能力为漂白粉的4～5倍，尤其在酸性条件下，若水样中含有二价铁离子等还原性物质，会被还原生成Cl。另外亚氯酸根中氯的化合价为+3，在氯的所有化合价中处于中间，故在不同的pH条件下，其可能被水样中存在的还原性物质还原，也可能被水样中的氧化性物质氧化。来源：亚氯酸盐是一种无机卤氧酸盐类消毒副产物，当在饮用水中加入二氧化氯进行消毒时，即会迅速分解成亚氯酸盐、氯酸盐和氯化物，其中亚氯酸盐是主要的副产物。亚氯酸钠也是生成二氧化氯的原料，当反应不完全时，亚氯酸盐也会残留其中。危害：人体长期通过饮用水接触亚氯酸盐，可能引起血红细胞改变。十五. 氯化物
定义：氯化物(Cl-)是水和废水中一种常见的无机阴离子。来源：几乎所有的天然水中都有氯离子存在，它的含量范围变化很大。在河流、湖泊、沼泽地区，氯离子含量一般较低，而在海水、盐湖及某些地下水中，其含量可高达数十克每升。在人类的生存活动中，氯化物有很重要的生理作用及工业用途。正因为如此，在生活污水和工业废水中，均含有相当数量的氯离子。危害：若饮用水中氯离子含量达到250mg/L，相应的阳离子为钠时，会感觉到咸味；水中氯化物含量高时，会损害金属管道和构筑物，并妨碍植物的生长。方法：测定氯化物的方法较多，其中，离子色谱法是目前国内外最为通用的方法，简便快速。硝酸银滴定法所需仪器设备简单适合于清洁水的测定。电位滴定法和离子选择电极-流动注射法适合于测定带色或污染的水样，在污染源监测中使用较多。十六. 硫酸盐
来源：硫酸盐在自然界分布广泛，天然水中硫酸盐的浓度可从每升几毫克至数千毫克。地表水和地下水中的硫酸盐主要来源于岩石土壤中矿物组分的风化和淋溶，金属硫化物氧化也会使硫酸盐含量增大。危害：水中少量硫酸盐对人体健康无影响，但超过250mg/L时有致泻作用，饮用水中硫酸盐的含量不应超过250mgL。硫酸钡重量法是一种经典方法，准确度高，但操作较繁琐。铬酸钡分光光度法适于清洁环境水样的分析，精密度和准确度均好。离子色谱法可同时测定清洁水样中包括SO42-在内的多种阴离子。十七. 溴酸盐
性质：溴酸钾室温下为无色三角晶体或白色晶状粉末，分子量为167.0，熔点为350℃，相对密度为3.27，可溶于水，不溶于丙酮，微溶于乙醇。溴酸钠为无色结晶、白色颗粒或结晶性粉末，无气味，在381℃时分解同时放出氧气，溶于水，不溶于乙醇，水溶液呈中性。相对密度为3.34，有氧化性，与有机物、硫化物及易氧化物摩擦能引起燃烧或爆炸，有刺激性。来源：溴酸盐主要是以臭氧作为消毒剂进行水处理时所产生的无机卤氧酸盐消毒副产物。若原水中含有Br-，Br-就会被臭氧分子直接氧化生成溴酸盐或者通过OH氧化生成溴酸盐。溴酸盐可造成水生生物(如大型蚤、裸腹蚤、斑马鱼等)生长速度变慢、运动受抑制或死亡率增加。因其可诱发试验动物肾脏细胞肿瘤，且有遗传毒性，故溴酸盐被国际癌症研究机构定为2B级(较高致癌可能性)的潜在致癌物。十八. 硫氰酸盐
定义：硫氰酸盐又称硫氰化物，为含硫氰根离子(SCN)的化合物，低毒。性质：硫氰根离子易与金属离子形成配位化合物，如硫氰离子与铁(ⅢI)离子能形成血红色的配位化合物，常被用于检测硫氰离子和铁离子，具有还原性，能与二氧化锰反应生成硫氰[(SCN)2]。碱金属硫氰酸盐均易溶于水，如硫氰酸钾，主要用于印染。方法：异烟酸-吡唑啉酮分光光度法 GB/T 13897-1992十九. 碘化物
意义：碘(I)是人类发现最早的第2个必需微量元素，也是人体生命活动中必不可少的微量营养素之一。成人每日生理需碘量在100~300g，来源于饮水和食物。当饮水中碘含量在5~10μgL或平均每人每日碘摄入量<40g时，即可不同程度地流行地方性甲状腺肿大。来源：天然水中碘化物含量极微，一般每升仅含微克级的碘化物。方法：离子色谱法 HJ 778-2015，催化分光光度法，气相色谱法二十. 硅酸盐
定义：硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称。分布：它在地壳中分布极广，是构成多数岩石(如花岗岩)和土壤的主要成分。大多数硅酸盐熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。意义：水中的硅酸盐是生物生长所必需的营养盐之一，是构成硅藻、放射虫和有孔虫等海洋生物有机体的重要组分，在水生态系统中起着至关重要的作用。水中的硅酸盐若低于一定浓度水平，硅藻等浮游生物的生长便会受抑制，从而导致海洋初级生产力降低；而浓度太高，则易引发赤潮等灾害性现象。方法：常见水中硅酸盐的测定方法包括硅钼蓝分光光度法和连续流动比色法，连续流动比色法则可以实现自动进样，监测人员可根据自身实验室条件选择合适的测试方法。 ![]()
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