海洋和陆地环境中普遍存在的溶解性有机氮（DON）是氮元素循环中不可或缺的一部分。已有研究表明，DON有时可占河流和废水中总氮（TN）的70%和80%，组成包括腐殖质、多肽、蛋白质、氨基糖和酰胺等，因此具有重要的作用。DON除作为营养元素外，还可作为污染物引起水体富营养化，或在消毒过程中形成具有潜在高毒性的含氮消毒副产物。因此，准确测量DON对于了解并控制其产生具有重要意义。

回归以往检测方法，目前定量DON主要面临两种挑战：第一，减差法问题。因传统DON检测方法通常为TN减去溶解性无机氮（DIN），这个减差过程会放大每个测量参数的分析误差，所以DON数据在高DIN/TN（>60%）时不太可靠。第二，检测限问题。由于当前方法的检测限（MDL）普遍较高（≥100μg-N/L），所以痕量至纳摩尔级DON浓度仍无法测量。虽然前期有研究通过电渗析（ED）法分离水中的DIN和DON已较好的解决第一个问题，但第二个问题，即检测TN的三种传统方法（即硫酸盐氧化法（TPO）、高温催化氧化法(HTCO)和总凯氏氮（TKN）法）的高MDL仍无法突破。因此，本研究提出利用真空紫外（VUV）照射技术降解和矿化DON，使其完全转换为DIN，之后再用离子色谱（IC）进行测量，就使μg/L级DON检测成为可能。

为了证明该方法的可行性，本研究首先对16种DON模型物质的氮回收率进行了比较。结果表明VUV法与传统TPO法和HTCO法有着类似的氮平均回收率。从驱动力看， VUV185相较于UV254能更好的转化DON，说明其中起主导转化作用的是VUV185而不是UV254。从化学结构对比发现，无机氮的回收率及产物（氨氮vs.硝态氮）与DON物质的官能团结构有关。

然后，本研究考察了pH和两种水中典型阴离子对DON回收率的影响。结果表明，随着pH增加，DON的回收率保持不变或降低。虽然pH从4.0增加到8.6时尿素和甘氨酸的回收率保持恒定，但当pH值超过8.6时，它们的回收率均快速下降。同样，虽然氯乙腈（MCAN）和甲基橙（MO）的回收率在pH 4.0至9.2时几乎不变，但当pH高于9.2时快速下降。这些现象表明，酸性和中性条件更有利于DON的转化。因VUV光解DON过程中有羟基自由基（×OH）的参与，而Cl^-和CO₃^-是×OH常见的清除剂，因此评估了它们对四种DON回收率的影响。结果表明，添加10mg/L的Cl^-对VUV回收DON的影响不大，原因是Cl^-具有较低的紫外吸收，且其虽然可与×OH反应，但其生成物易在pH高于5时能解离回×OH。而添加100mg/L的HCO₃^-会大大降低DON的回收率。为明确HCO₃^-和OH^-各自的作用，本文通过加入7 mg/L NaOH制备了pH值和加入HCO₃^-相同的溶液，结果表明，HCO₃^-和OH^-均能抑制DON的转化，但添加HCO₃^-导致DON的回收率更低。

紫外剂量对DON回收率的影响依物质不同而不同。比如，增加紫外剂量能显著提高尿素和MO的TN回收率；但对于MCAN和甘氨酸，却无显著影响。因为后二者在低剂量下也已经达到很好的回收效果（>90%）.

为减少无机氮测量类别而更方便DON测试，本研究还通过延长辐照时间和调节溶液pH（至9.2）进行了甘氨酸光解转化的全程观察。结果测得TN质量守恒在整个过程中保持在投加值的9.8%方差内，表明没有形成大量其他含氮化合物。同时检测到氨氮浓度在30min达到峰值，且占比TN90%以上，表明甘氨酸在此时间内已完全转化为氨氮。继续光照至10h后，氨氮全部转化为硝态氮（约占TN的99％），且其中亚硝酸氮浓度先上升后下降。该现象很好的论证了之前的研究，即×OH先将氨氮缓慢转化为亚硝酸氮和硝酸氮，随后迅速将亚硝酸氮转化为硝酸氮。硝酸氮作为DON和氨氮光解的最终产物，在IC测试的检出限可低至1μg-N/L。因此，尽管氨氮转化为硝酸氮所需的时间较长，但硝酸氮可作为分析DON的最终检测指标。在效率方面，未来或可通过增加紫外剂量、改善光反应器和采用可靠催化剂等方法进一步缩短转化时间。

最后，为了验证该方法的可靠性，本研究选择尿素和甘氨酸作为代表性化合物制作了浓度从5到100μg-N/L校准曲线，其斜率、截距、相关系数（R²）和相对标准偏差（RSD）等结果均表明VUV法作为预处理方法能达到定量纳摩尔级DON的目标，但对于较高浓度的DON（>2 mg/L-N）测量的不确定性较大（因转化率不够）。此外，本研究通过不同浓度的尿素检验可重复性，发现样品之间的回收率差别<6.9%，说明结果的可重复性较好。针对不同浓度样品测量，结果显示DON浓度随稀释程度成比例下降，且VUV法的R²大于TPO和HTCO法，说明VUV预处理方法能等效或更稳定的回收DON中的氮元素。

总而言之，本文证明VUV技术是一种环保、可靠的检测纳摩尔级DON的预处理方法，该方法的实施将有助于进一步了解DON在环境和工程用水系统中的作用和发生。

该文2019年1月发表在《Chemical Engineering Journal》，论文题目为“A green and robust method to measure nanomolar dissolved organic nitrogen (DON) by vacuum ultraviolet”。对此文有兴趣的朋友们可下载该文： https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.01.124，欢迎联系哈尔滨工业大学（深圳）陈白杨老师了解详情（poplar_chen@hotmail.com）并进行交流探讨。

翻译人：李博强、杨洁、陈怡、陈白杨