第七届青年地学论坛

水中硝酸盐浓度的测定有多种方法，包括酚二磺酸分光光度法、紫外分光光度法、离子色谱法、电极法等。这些方法通常需采样后在实验室进行，且由于仪器限制难以实现实时快速地检测硝态氮浓度。本研究设计了一种基于宽禁带半导体光电器件的便携式硝态氮分析仪，该仪器对硝态氮的测试具有良好的线性和重复性。与国标法和离子色谱法相比，测试实际水样偏差较小，可用于生活污水和地表水中硝态氮浓度的快速测定。
便携式硝态氮水质分析仪的功能主体是光学检测组件，包括比色皿、深紫外光源电路板和光强探测电路板。深紫外光源电路板设有峰值波长分别为275±10nm和235±10nm的两个UVC-LED。紫外光强探测电路板上设置两个宽禁带半导体光电二极管，与光源中心对应。
通过测定硝态氮标准溶液的Abs₂₃₅，绘制硝态氮吸光度标准曲线，再测定若干已知硝态氮浓度（C(NO₃^--N)）的实际水样的Abs₂₃₅和Abs₂₇₅，将k值代入公式C(NO3--N)=k×(Abs235-α×Abs275)，计算α值并取均值α，将参数k和α输入到分析仪作为硝态氮计算参数，根据Abs₂₃₅和Abs₂₇₅测定硝态氮浓度。
表1  样机测试NO₃^--N标准溶液数据（十次）

测试结果	NO3--N浓度（mg/L）
	0.5	1.0	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0	15.0	20.0	25.0	30.0	40.0	50.0
平均值	0.009	0.015	0.030	0.063	0.099	0.130	0.160	0.229	0.284	0.330	0.380	0.462	0.530
标准差	0.00071	0.00097	0.00042	0.00092	0.00063	0.00074	0.00071	0.00052	0.00053	0.00032	0.00032	0.00052	0.00048
相对标准偏差	8.3%	6.6%	1.4%	1.5%	0.6%	0.6%	0.4%	0.2%	0.2%	0.1%	0.1%	0.1%	0.1%

配制浓度范围为0~50.0 mg/L的NO₃^--N标准溶液，对仪器进行线性测试和稳定性测试，每个浓度测十次，结果如表1所示。NO₃^--N浓度和吸光度在0~50.0 mg/L范围内线性关系较差；但在低量程（0~15.0 mg/L）和高量程（15.0~50.0 mg/L）范围内，硝态氮浓度和吸光度具有较好的线性关系，灵敏度分辨率分别为0.065 mg/L NO₃^--N和0.116 mg/L NO₃^--N。便携式分析仪的重复性以测量结果的相对标准偏差表示。结果表明，硝态氮浓度越高，数据重复性越好。不同NO₃^--N浓度下测试十次的吸光度在±0.001 cm^-1范围内变化；当硝态氮浓度大于2.0 mg/L时，相对标准偏差在1.5%以内。
通过测定已知硝态氮浓度水样的Abs₂₃₅和Abs₂₇₅，计算得到α值。在仪器中设定参数k和α后，直接测试硝态氮浓度。以离子色谱结果为依据，将所测浓度与国标法（紫外分光光度法）结果进行比较可知，便携式分析仪测定值相对偏差在±25%以内，与国标法测定值偏差范围相近，说明本便携式硝态氮测试仪器的测定结果较为准确。
 

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