随着城市化进程的推进，大量的生活污水排放，使得氮、磷等营养物质大量进入水体，造成水环境富营养化、蓝藻暴发等一系列生态问题。氨氮、总磷是衡量生活污水污染程度的重要指标，其准确检测对评价污水处理效果、制定污染控制措施具有重要意义。现在常用的方法有分光光度比色法、离子选择电极法、高效液相色谱法等。其中比色法因为操作简单，成本低，被广泛应用；离子选择电极法因为反应快，方便现场检测，在环境检测中开始崭露头角。本研究结合比色法与离子选择电极法的优点，开展相关实验，对两种方法在生活污水氮磷检测中的应用效果进行对比，探究其在实际环境检测中的应用效果及优化空间^[1]。

1.材料与方法

1.1样品来源与前处理

本研究所用的生活污水样品来源丰富，目的在于使研究结果更具代表性与适用性，样品分别取自城市居民住宅区下水道、某高校宿舍排水口以及商业餐饮单位排污管道，涵盖典型的几种生活污水类型，采样时间定于用水高峰期（上午9:00 - 10:00），这样可以保证样品中的污染物浓度具有代表性，采集到的样品立刻放入4℃冷藏箱中运送，而且在4小时内完成预处理。前处理步骤包括通过0.45μm滤膜除去悬浮颗粒物、必要时稀释样品、调节pH值到中性(6.8~7.2)以消除pH值对电极测定的影响、为防止样品在保存期间发生氨气挥发或磷沉淀，所有样品都用聚乙烯瓶密封，加入少量硫酸使样品呈酸性。这些处理措施为后续获得准确的检测数据并具有可比性提供了技术上的保证。

1.2检测方法

本研究运用分光光度比色法与离子选择电极法检测氨氮和总磷，以对比两种方法^[2]

1.2.1比色法测定流程

氨氮检测用纳氏试剂比色法，原理是氨与纳氏试剂反应生成棕黄色络合物，在420nm波长处测吸光度；总磷检测用钼酸铵抗坏血酸还原法，在700nm波长处读结果。比色操作用722型可见分光光度计做。实验前要绘标准曲线，配氨氮与磷标准溶液系列，与空白样品对比测定，保证方法线性好。样品有干扰色或浊度，需预处理或双波长校正法调整。比色法对实验操作流程较敏感，试剂比例，反应时间，温度控制等，所以严格按标准操作流程做每一步，保证测量结果稳定可重复。

1.2.2 离子选择电极法测定程序

离子选择电极法依靠电极同特定离子的电位反应联系，通过检测电势差来间接表现溶液里离子浓度，此次研究选取氨离子选择电极和磷酸盐电极，搭配多功能pH/ION仪器，像OrionStar系列，在正式测定之前，用氨氮标准溶液（0.1~10mg/L）和磷酸根标准溶液对电极执行校准，绘制标准曲线，保证线性范围和斜率符合规范需求，为了防止离子强度干扰检测结果，每次测定前都要添加一定体积的离子强度调节剂（ISA），并且要维持测量温度恒定在25℃，电极测定过程简单快速，反应时间短，合适现场快速检测，不过要注意电极表面活性的保持和定时保养，全部样品测定都在三分钟之内结束，从而减小电极漂移和外界干扰的影响^[3]。

1.3数据处理方法

为了保证实验数据的科学性以及可比性，研究对所采集的结果进行了统计，所有的样品均平行测定三次，取平均值作为最终结果，分析过程中剔除明显异常的数据，使用Origin软件绘制标准曲线，曲线拟合采用线性回归模型，计算决定系数R²，要求大于0.995以证明方法线性良好，在重复性及精密度分析中，引入相对标准偏差RSD、标准差SD作为评价指标，对比不同检测方法在数据稳定性上的差异。 运用SPSS软件对检测结果执行显著性差异分析，把置信水平设定为95%，借助双因素方差分析（Two-wayANOVA），来评判检测方法和污水类型对测定结果的交互影响，找出方法适用范围及其局限性，数据处理的严谨性既改善了研究的可靠度，又为后续讨论给予了统计上的支撑^[4]。

2.结果

2.1检测数据对比

为了对比色法与离子选择电极法在生活污水中氨氮与总磷检测的应用效果进行比较，对生活污水的住宅、学校和餐饮三种污水样品分别进行检测，统计两种方法的氮、磷浓度与去除率数据。实验结果如下表1所示：

表1 两种方法检测生活污水中氨氮与总磷浓度及去除率的对比

从表里可见，两种方法在氮磷的结果上大体相同，误差整体在正负5%范围内波动，显示出两者有较强的可替代性，关于氨氮的浓度上电极法稍稍比比色法偏低一些，大概因比色法面对复杂样品容易遭遇色度、有机物干扰的缘故，针对总磷这个参数的检测而言，电极法相对稳定程度稍微优于比色法，特别是在高浓度的餐饮废水这类样品检测过程中，电极法能够较好地避开颜色及浊度带来的干扰，在三类污水样本当中，餐饮废水的污染负荷要高于住宅以及学校污水，不过两种方法依旧可以对这些污水的变化起到监测效果，从而证明方法的广普适应性，总体来看，现场使用上电极法具备一定优点，但比色法作为传统标准手段仍有一定的参考价值^[5]。

2.2精密度与重复性分析

检测方法的精密度、重复性是衡量检测方法是否稳定可靠的指标，文章分别针对对比色法和离子选择电极法对三类污水样品进行检测，并对两种方法分别进行重复实验，计算出两种方法的相对标准偏差（RSD）、标准差（SD）来判断两种方法的重复性。

从结果来看，比色法的RSD范围在1.8%2.5%，SD基本在0.20.5mg/L左右，电极法的RSD集中在1.3%~2.0%，SD比较低，大多低于0.3mg/L，这显示电极法在同样的样品条件下，重复测定的结果波动小，稳定性高，特别适用于检测波动不能接受的场合，像自动监控系统或者实时预警系统之类的情况。

一些高色度样品（如餐饮废水），比色法测得结果的离散程度相对较大，这可能与显色反应过程受油脂、悬浮物干扰有关，虽然实验中采取了过滤、稀释等预处理手段，但难以完全消除某些干扰，而电极法采用膜选择性直接响应目标离子浓度，其结果受到非目标物质的影响也就较小。

在不同实验批次的比较中，电极法对操作人员的经验依赖度低，标准操作流程下的数据一致性好，所以从精密度和重复性来看，电极法的优势更明显，尤其是在需要快速、大量、连续检测的情况下。

2.3 污水样品中适应性表现的差异性分析

本研究选择了三种有代表性的生活污水样品进行研究，分别为住宅污水、学校污水以及餐饮废水。以此来对比两种检测方法对于不同复杂度样品的适用性。从实验结果来看，两种方法在住宅污水和学校污水中都能得到一致准确的测量数据，具有很好的通用性。但在餐饮废水这种成分较为复杂，色度高，含油量高的样品中，两种方法的检测性能开始出现差异。

比色法虽通过试剂反应形成特定颜色再供分光光度计读取，但显色反应的完整程度被诸多因素所左右，诸如样品中悬浮物遮挡光线，反应抑制物质存在等等，这就造成比色法在餐饮废水检测时出现了略高一点的数值，表现出一定的正偏斜趋势。离子选择电极法则凭借其响应机制依靠膜电位变动，与样品色度无关，所以能比较稳定地检测到目标离子浓度，即使是在浑浊度较高或者背景离子较为复杂的情形下也能维持较好的一致性。

而且，不同污水类型中的氮磷形态也会影响检测结果的适应性，餐饮废水中的磷大多以有机磷和聚磷酸盐的形式存在，比色法要先通过消解变成正磷酸盐再测定，这个过程会受温度和反应条件的影响较大，电极法可以直截了当检测无机磷，这样就缩减了检测流程，减小了误差产生的可能性。

可见两种方法在不同的污水类型中有着不同的适用性。比色法在污染物负载较小，比较单纯的污水样本中（如住宅污水、学校污水）应用较多。而电极法则在成分复杂的污水环境中以及需要快速反应的污水环境下更为适用，如餐饮类、工业类等污染负荷较高的污水类型环境中使用较多。该差异性也提示在实际检测时应根据不同类型的污水种类选用不同的检测方法，从而获得科学性数据和可运用数据。

3.讨论

3.1方法灵敏度与准确性比较

比色法和离子选择电极法是生活污水中氮磷检测的主要方法，两者各有灵敏度和准确度上的特点。比色法依靠显色反应，通过测量溶液吸光度来间接显示目标离子浓度，有着比较高的检出限和较好的线性范围，适合常规实验室细致检测，但是测量精度容易被样品色度和浊度所干扰，特别是在餐饮类高色度污水里，就会造成结果偏高，而离子选择电极法则凭借电极膜同目标离子产生选择性电位差，其响应速度较快，合适低浓度快速检测。尽管它的精确度会稍稍受到电极校准状态的影响，不过在样品干扰较强的情况下，依然能够维持较高的准确度。

3.2方法适用场景分析

两种方法的技术特点决定它们适用的场景有明显区别，比色法因为设备简单，试剂便宜，实验操作成熟，所以被科研实验室，环境监测站以及中小型污水处理厂用来做常规检测任务。它对操作条件要求很严格，适合在实验室内做高控制度的定量检测，而离子选择电极法则适合快速响应，移动检测的情况，比如污水处理厂的在线监测系统，应急监测车载设备或者现场快速诊断，这种办法检测速度快，操作流程简单，对操作者技术依赖性小，方便非专业人员开展初步监测。所以在实际应用时，可以按照检测频率，环境条件和资源配置来综合考虑，合理选用或者结合这两种检测手段，从而提升效率和精确度。

3.3检测误差来源与优化建议

比色法运用时的主要误差包含试剂比例不精确、显色时间掌控失误、样品中干扰物质影响吸光度等，还有未完全消解的有机磷或者含有氧化性杂质也会影响总磷检测结果，改善办法有加强样品处理步骤，采用双波长去除背景干扰，控制好反应时间和温度等。离子选择电极法的误差大多源自电极响应漂移、电极膜老化、校准曲线不稳定等情形，要保证其准确度，就要定时对电极执行维护和校准操作，用新的标准溶液，并且在恒定温度环境下实施检测。还可以通过添加电极自动清洗功能，采用内部补偿算法等方式，来改良仪器稳定性和结果可靠性。

3.4 污水处理工艺优化的重要意义

本研究结果对生活污水处理工艺的监测与优化具有现实意义，准确把握污水中氮磷的去除情况，有助于评判不同处理技术（生物脱氮除磷，化学沉淀等）的运行效率，借助对氨氮，总磷浓度变化的即时检测，能够辅助判断处理流程中是否存在负荷波动，药剂投放不够或者工艺出现异常状况，进而达成精细化管理，而且，电极法的快速反应特性符合在线连续监测系统的需求。便于自动控制装置随时调整处理参数，提升污水处理厂运作的智能化程度，比色法则适宜开展定期的综合评定或者作为重要节点的核查手段，这样就能保证监测体系的完备性，所以，二者相结合便可以做到污水治理“快检+精控”的完美融合，为创建高效，稳定，低碳的污水处理系统赋予数据支撑和技术根基。

4 结论

文章对比色法及离子选择电极法在生活污水氨氮及总磷去除效果方面的检测能力进行系统分析，发现二者都具备很好的检测能力，能够对生活污水中氮磷变化做出准确反映，从检测精度角度观察，离子选择电极法拥有更高的一致性和稳定性，对于样品中复杂成分尤其是较高色度的餐饮废水有很强的抵抗干扰能力，不过比色法因其成本低且广受认可的特点，在常规实验室分析工作中仍然是重要手段之一；两种方法在具体的应用上各有侧重点，在不同的检测环境下灵活挑选。

此番研究还指出了致使检测结果产生误差的主要因素，像样品处理途径，反应条件操控以及设备保养之类的，往后可以在检测流程上进一步加以改良，以此增进数据的正确性及稳定状态，从操作便捷度，成本控制以及监测需求这几个方面考量，笔者觉得，在污水处理系统里推行电极法作为快速预警与监视手段，而且把比色法当作精确核实与定时观测的弥补办法.后续的研究可以着眼于这两种办法的综合应用及其自动化检测装置的开发，进而增强污水的智能检测程度。

参考文献

[1] 纪昳,孙娟,乔丹丹,徐荣.纳氏试剂比色法测定污水中氨氮的优化研究[J]. 环境科学与管理,2017,42(05):123-125.

[2] 何慧.纳氏试剂比色法测定污水中氨氮的优化措施[J]. 中国石油和化工标准与质量,2019,39(06):48-49.

[3] 陈动,赵美丽,郭为磊,靳增峰.废水中氨氮纳氏试剂比色测定方法的改进[J]. 辽宁化工,2019,48(07):715-717.

[4] 黄明明.采用纳氏试剂比色法测定水中氨氮的影响因素[J].海峡科学，2014，12：21-22.

[5] 王醒.纳氏试剂比色法测定水中氨氮含量适宜条件研究[J]. 绿色科技,2021,23(02):106-107+116.