氧化亞氮（N2O）是一種強(qiáng)力的溫室氣體，對(duì)環(huán)境有著多方面的影響，能夠吸收中心波長(zhǎng)為7.78、8.56、16.98um的長(zhǎng)波紅外輻射，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。其全球升溫潛能（GWP）分別為二氧化碳190-270倍、甲烷的4~21倍，對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約占大氣中的體積分?jǐn)?shù)每增加一倍，將會(huì)使全球地表氣溫平均上升0.4°。目前很多研究表明，污水生物脫氮除憐過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體氧化亞氮，污水處理過(guò)程的年釋放量為0.3~3.0*1012kg/a，占全球總釋放量的2.5%~25%。本論文研究了采用一種新的基于微電極系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試污水處理過(guò)程中的氧化亞氮?dú)怏w含量的測(cè)定方法的研究，并且和其他測(cè)試氧化亞氮的方法（氣相色譜法、商業(yè)化的氣體檢測(cè)法）進(jìn)行了相應(yīng)的對(duì)比研究。

Unisense微電極系統(tǒng)應(yīng)用

對(duì)微電極的預(yù)極化。提前12小時(shí)，打開微電極主機(jī)，插上電極，將極化電壓調(diào)到開始，過(guò)夜極化，將室內(nèi)溫度控制在25度。將準(zhǔn)備好的含有氧化亞氮飽和液的溶液0.1ml、0.2ml、0.5ml、以及2ml的N2O飽和水溶液加入到較量瓶中，放入電極，待信號(hào)穩(wěn)定后測(cè)定，獲取N2O的標(biāo)準(zhǔn)曲線。將電極放在反應(yīng)器中固定，進(jìn)行在線測(cè)定。曝氣階段，每間隔一段時(shí)間，放入電極進(jìn)行測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：應(yīng)用了Unisense微電極系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于氣體氧化亞氮的測(cè)試，Unisense微電極系統(tǒng)常常應(yīng)用于溶液中的氧化亞氮的測(cè)試，本論文第一次應(yīng)用unisense微電極系統(tǒng)對(duì)于廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生氧化亞氮?dú)怏w的測(cè)試，并且與商業(yè)化的氣體檢測(cè)法和氣相色譜法測(cè)試氧化亞氮?dú)怏w的方法進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用unisense微電極系統(tǒng)測(cè)試SDR污水反應(yīng)器中釋放出的氧化亞氮?dú)怏w的濃度的準(zhǔn)確性很高，從而能夠使用一種簡(jiǎn)單的測(cè)試手段可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于污水溶液中的氧化亞氮和污水中釋放的氧化亞氮?dú)怏w的含量的測(cè)定。

圖1、微電極系統(tǒng)及其在污水處理中檢測(cè)氧化亞氮的應(yīng)用。圖A指的是實(shí)驗(yàn)中所使用的氧化亞氮微電極。圖B、C表示的是檢測(cè)污水中的氧化亞氮的實(shí)驗(yàn)設(shè)置圖。

圖2、應(yīng)用四根不同的微電極在10-35溫度下測(cè)試不同濃度范圍下的氧化亞氮的濃度與預(yù)測(cè)的氧化亞氮濃度之間的關(guān)系。其中黑色實(shí)心的圖像表示的是實(shí)際測(cè)試的，空心的圖像表示的是預(yù)測(cè)的氧化亞氮的濃度。○●（0）▲△（10.2）◆◇（25.5）□■（40.3）▽▼（50.1）。

圖3、采用微電極法測(cè)試五種不同混合比例氣體中氧化亞氮濃度隨溫度（10-35度）的變化情況，其中sensor1、2、3、4指的是所采用的四根不同的電極?！?0pmv)▲（50.1ppmv）、▽(10.2ppmv)◇(40.3ppmv)■(25.5ppmv)。從圖中可以看出，隨著溫度的升高，測(cè)試氧化亞氮的電信號(hào)值呈線性的增加。

圖4、在25度環(huán)境下使用兩種不同方法測(cè)試廢水中的氧化亞氮，其中Sensor1A 2A表示的是采用了Unisense微電極系統(tǒng)測(cè)試氧化亞氮的氣體與傳統(tǒng)的在線分析氧化亞氮所測(cè)試的氧化亞氮?dú)怏w之間的線性相關(guān)系數(shù)，Sensor1B、2B表示的是采用了氣相色譜法測(cè)試氧化亞氮與微電極系統(tǒng)測(cè)試氧化亞氮?dú)怏w濃度之間的線性相關(guān)系數(shù)。從圖中對(duì)比可以看出，使用unisense微電級(jí)系統(tǒng)測(cè)試氧化亞氮與傳統(tǒng)的在線分析氧化亞氮測(cè)試的氧化亞氮?dú)怏w濃度的線性相關(guān)不錯(cuò)，達(dá)到了0.999。

圖5、所測(cè)試氣體的濕度（A）以及氣壓（B）對(duì)于微電級(jí)測(cè)試氧化亞氮?dú)怏w的濃度影響。其中濕度都是小于0.63%。從圖上可以看出，濕度對(duì)于使用微電極系統(tǒng)測(cè)試氧化亞氮濃度值的影響不是很大，氣體壓力影響也是一樣，影響較小。這也看出微電極測(cè)試氧化亞氮的方法優(yōu)于傳統(tǒng)的商業(yè)化氣體分析法，傳統(tǒng)的氣體分析法需要對(duì)所測(cè)試的氣體除濕。

圖6、兩個(gè)不同的污水處理序列式反應(yīng)器（SBR）中氧化亞氮的測(cè)試。其中圖A表示的是反應(yīng)器中加的是亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）、圖B指的是反應(yīng)器中加的氨氧化細(xì)菌（AOB）。其中灰色線表示的是使用微電極系統(tǒng)法、黑色線表示的是商業(yè)化氣體分析法、白色圓圈表示的是氣相色譜分析法。

結(jié)論：經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類活動(dòng)的不斷增加，含氮、磷污水排放急劇增加。過(guò)多的氮、磷等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物排入水體，引起藻類和其它水生植物大量繁殖，造成水質(zhì)惡化，加速水體老化，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，目前越來(lái)越多的人關(guān)注污水處理。氧化亞氮（N2O）是一種強(qiáng)力的溫室氣體，對(duì)環(huán)境有著多方面的影響，能夠吸收中心波長(zhǎng)為7.78、8.56、16.98um的長(zhǎng)波紅外輻射，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。污水生物脫氮除憐過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體氧化亞氮。本論文開發(fā)了一種新的基于SBR法的污水處理過(guò)程中的氧化亞氮的檢測(cè)方法，研究發(fā)現(xiàn)使用unisense微電極系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于污水溶液中以及污水中釋放的氧化亞氮的氣體的檢測(cè)，并且與常規(guī)商業(yè)化的氣體檢測(cè)法測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，使用微電極的方法所測(cè)試的數(shù)據(jù)很準(zhǔn)確，與常規(guī)的氣體檢測(cè)法測(cè)試的值幾乎一樣，這說(shuō)明了這種測(cè)試方法的準(zhǔn)確性，這也說(shuō)明使用unisense微電極系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于污水處理研究過(guò)程的氧化亞氮?dú)怏w的在線監(jiān)測(cè)，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，并且還能夠測(cè)試溶液中的氧化亞氮?dú)怏w，這就說(shuō)明unisense系統(tǒng)可以在污水處理行業(yè)中存在著非常好的前景應(yīng)用。