水质硝酸盐监测应用

硝酸盐 (NO 3 - ) 是一种中心氮原子被三个氧原子包围的离子。它易溶于水，是一种必需的植物营养素，通常用于作物以帮助生长。除了来自农田和草坪的径流，环境中的硝酸盐来源还包括废水处理厂、化粪池系统、粪便储存区和工业设施的排放物。1硝酸盐的天然来源，例如腐烂的植物残骸，也存在。硝酸铵 (NH 4 NO 3 ) 肥料经常施用于作物以帮助生长和提高产量。在许多应用中测量硝酸盐——地表水、地下水、废水、水产养殖、食品等——但监测硝酸盐的原因各不相同。
 
地表水中的硝酸盐
当过量的营养物质（例如硝酸盐和磷）冲入水体时，通常会导致有害藻华 (HAB)。这些水华会产生危险的毒素并导致溶解氧下降，从而导致鱼类死亡。作为饮用水源的水体中的藻华尤其成问题。 硝酸盐水
农业径流造成的伊利湖赤潮。伊利湖是俄亥俄州托莱多等城市的饮用水源。饮用水中的硝酸盐食用硝酸盐会导致其他健康问题，尤其是在幼儿中。接触硝酸盐含量高的饮用水会导致高铁血红蛋白血症，也称为“蓝婴综合症”。当使用含有过量硝酸盐的水来制备婴儿配方奶粉时，通常会出现这种情况。
 
硝酸盐饮用水
饮用水中的硝酸盐会导致健康问题，主要是在用于制备婴儿配方奶粉时。
当婴儿摄入硝酸盐时，它会被口腔和胃中的细菌还原为亚硝酸盐——婴儿胃的酸性低于成人。亚硝酸盐与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，这是一种特殊类型的血红蛋白，不能向细胞释放氧气。成人也可能出现高铁血红蛋白血症并出现心率加快、虚弱、恶心，甚至死亡。
 
废水中的硝酸盐
除了硝酸盐，在环境中还可以发现其他化学形式的氮，例如亚硝酸盐和氨。氮循环描述了它们如何从一种形式转变为另一种形式。想了解更多关于氮循环的信息吗？查看 明尼苏达大学的氮循环概述。废水处理的目标之一是去除氮以防止接收水体过度富集。氮循环中的过程——特别是硝化和反硝化——在实现这一目标方面发挥着至关重要的作用。
 
硝酸盐监测
硝酸盐监测对于废水处理的过程控制至关重要。IQ SensorNet NitraVis 传感器显示在曝气池中。氨通过称为硝化的过程转化为亚硝酸盐并最终转化为硝酸盐。这个过程是在好氧细菌的帮助下发生的——它们需要氧气才能生存。亚硝酸盐和硝酸盐统称为 (NO x )，通过称为反硝化的生物反应转化为氮气并从废水中去除。这个过程需要非常低的溶解氧 (DO) 和充足的有机碳供应，因此硝酸盐和 COD/BOD/DOC 监测对于反硝化过程控制至关重要。水产养殖中的硝酸盐如前所述，高浓度的硝酸盐会助长有害藻华，导致鱼类死亡。但是，当不存在 HAB 时，水中的硝酸盐会直接影响水生物种吗？在一些地表水中，天然硝酸盐含量相对较低——1 毫克/升或更低。1在这个水平上，硝酸盐是无害的，但当硝酸盐浓度过高时，水生物种可能会受到不利的健康影响。
 
保护基金淡水研究所进行的一项研究调查了水产养殖虹鳟长期暴露于适度硝酸盐氮（75 至 100 毫克/升）水平的影响。结果表明在这些水平的循环水产养殖系统 (RAS) 中存在畸形和显着的行为变化。
 
电位计：离子选择电极
与其他离子选择电极 (ISE) 一样，硝酸盐 ISE 传感器在技术上由两个不同的电极组成：传感半电池（即硝酸盐 ISE）由放置在填充溶液中的银/氯化银线电极组成。该内部溶液通过选择性地与硝酸根离子相互作用的聚合物膜与样品分离。不对硝酸盐的存在起反应的参比电极。