在线镉柱还原—流动注射法测定水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮

　　【摘要】 目的 探索一种测定水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的简单快捷方法。方法 利用在线镉柱还原—流动注射法，测定养殖海水、地表水、自来水、地下水等水样中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。结果 硝酸盐氮检出限为0.64 μg/L，在20.0～2 000.0 μg/L范围内呈理想线性关系，相关系数r=0.9999，相对标准偏差为0.97%，样品测定频率为60样/h，实际水样的加标回收率为90%～106%;亚硝酸盐氮的方法检出限为0.12 μg/L，在2.0～200.0 μg/L范围内呈理想线性关系，相关系数r=1.0000，相对标准偏差为0.35%，样品测定频率为90样/h，实际水样的加标回收率为92%～109%。结论 在线镉柱还原—流动注射分析法简单快捷，测定结果满意。

　　【关键词】 流动注射;在线镉柱还原;硝酸盐氮;亚硝酸盐氮

　　Determination of Nitrate Nitrogen and Nitrite Nitrogen in Waters by Online

　　Cadmium Reduction Flow Injection

　　ZHANG Xueru, ZHAO Lijing,CHEN Jinhui,et al

　　(Luoyang Center for Disease Control and Prevention, Luoyang 471000,China)

　　Abstract:Objective To explore a new method of determining of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in waters by online cadmium reduction flow injection. Methods Using flow injection analysis method to determine nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in saline waters. Results The liner range of nitrate nitrogen was 20.0～2 000.0 μg/L (r=0.9999).The detection limit of nitrate nitrogen was 0.64 μg/L.The relative standard deviation was 0.97%, and the sample frequency of nitrate nitrogen was 60 samples/h. The recovery of nitrate nitrogen was 90%～106%.The liner range of nitrite nitrogen was 2.0～200.0 μg/L (r=1.0000).The detection limit of nitrite nitrogen was 0.12 μg/L.The relative standard deviation was 0.35%, and the sample frequency of nitrite nitrogen was 90 samples/h. The recovery of nitrite nitrogen was 92%～109%. Conclusion The method is simple，rapid and has been used to determine nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in water samples with satisfactory results.

　　Key words:flow injection;online cadmium reduction;nitrate nitrogen;nitrite nitrogen

　　硝酸盐和亚硝酸盐广泛存在于环境中。水中硝酸盐可经微生物还原成亚硝酸盐，而亚硝酸盐具有氧化性和还原性，是水体中活性较强的物质，人体摄入过高可使血液中的变性蛋白增加，有致癌和致畸性。也能导致鱼虾蟹血液中的低铁血红蛋白被氧化成为高铁血红蛋白，使之失去输送氧的能力，诱发水产动物暴发性疾病，给水产养殖业造成重大损失。亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮等指标一起作为水中富营养物质污染的重要指标，在《国家标准生活饮用水卫生规范》中列为重要检测项目。同时，水体可能受到制药、染料、炸药等行业含亚硝废水的污染，尤其在紧急的工业试剂泄露事故中，快速、即时、准确地测定受污染水体中硝酸盐和亚硝酸盐含量就显得尤为重要。本研究旨在探讨一种测定水体中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的简单快捷方法。

　　1 材料与方法

　　1.1 试剂、镉柱制备 所用试剂均为市售分析纯以上国产试剂，水为17MΩ·cm-1的去离子水。①显色剂：10%(v/v)的磷酸，40.0 g/L(m/v) 4-氨基苯磺酰胺，1.0g /L(m/v)N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐混合配制。②氯化铵缓冲溶液：由优级纯的盐酸和优级纯的氨水混合配制，加入优级纯的氢氧化钠，调节溶液的pH值。③1 000 mg/L硝酸盐氮标准溶液：在1 L的容量瓶中溶解在60℃下已干燥1 h的7.221 g硝酸钾(KNO3)或4.93 g硝酸钠(NaNO3)于800 mL去离子水中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。稀释至1.0 mg/L中间储备液，由1.0 mg/L的中间储备液逐步稀释为0.0、20.0、50.0、100.0、200.0、400.0、1 000.0 μg/L标准系列。④1 000 mg/L亚硝酸盐氮标准溶液：在1 L的容量瓶中溶解在60℃下已干燥1 h的6.079 g亚硝酸钾(KNO2)于800 mL去离子水中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。稀释至1.0 mg/L中间储备液，由1.0mg/L的中间储备液逐步稀释为0.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0 μg/L标准系列。⑤人工海水：氯化钠(NaCl)35 g，碳酸氢钠(NaHCO3)0.2 g溶于1 000 mL水中。镉柱制备：将镉粉(纯度99.97%)用稀盐酸清洗至银亮色，用研钵将镉粉研碎后过筛取20～30目之间的颗粒，将处理过的镉粉用2%的硫酸铜溶液浸泡，搅拌10 min，至蓝色消失，重复2～3次，直到有褐色沉淀出现，而溶液仍为蓝色时，用缓冲溶液(pH=8.5)清洗5次，除去褐色沉淀。将处理过的镉粉填柱。

　　1.2 仪器 FIA-6000全自动流动注射分析仪(北京吉天仪器有限公司);ARUS艾科浦超纯水器(重庆颐洋企业发展有限公司);BS124S分析天平(北京塞多利斯仪器系统有限公司);光纤光谱仪(美国海洋公司)。

　　1.3 实验测定

　　1.3.1 测定原理 水中的硝酸盐经镉柱还原为亚硝酸盐，连同水样中原有的亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺重氮化，再与盐酸N-(1-萘基)乙二胺偶合，形成玫瑰红色的偶氮染料，在540 nm处进行测定，减去不经还原柱的水样用同样的方法测得的亚硝酸盐含量，得出硝酸盐的含量。若水样不经过镉柱还原，则得到亚硝酸盐的含量。

　　1.3.2 测定条件 泵速35 r/min，硝酸盐样品分析频率为60样/h，亚硝酸盐样品分析频率为90样/h。采用540 nm波长的滤光片分光，流通池光程为1 cm。混合环L1、L2的长度分别选取为135 cm和135 cm。测定淡水时，使用去离子水作为标准溶液稀释液和载流液。测定海水时，使用人工海水作为标准溶液稀释液和载流液。

　　1.3.3 测定方法 取一定体积的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮标准系列浓度溶液或待测水样，与缓冲溶液、显色剂混匀后作试剂，在最佳流路条件下进行FIA-分光光度分析。

　　2 结果

　　2.1 工作曲线 硝酸盐氮的线性回归方程为A=0.0342+0.0997c(图1)，其相关系数r=0.9999;亚硝酸盐氮的线性回归方程为A=0.0059+0.1103C(图2)，相关系数r=1.0000。

　　2.2 检出限 硝酸盐氮的检出限为0.64 μg/L，亚硝酸盐氮的检出限为0.12 μg/L。

　　2.3 精密度 硝酸盐氮的RSD为0.97%，亚硝酸盐氮的RSD为0.35%。

　　2.4 加标回收率实验 分别对养殖海水、地表水、自来水、地下水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮进行了加标回收率的测定，结果分别见表1和表2。全部样品的加标回收率都在90%～109%之间。

　　3 讨论

　　近年来，国内报道测定硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的方法很多，如光度法、极谱法、荧光法、色谱法、电极法等[1，2]。其中光度法所用仪器简单易得，研究较多，可分为催化光度法[3]、紫外光度法[4]等。催化光度法虽有灵敏度较高，检出限低等优点，但其条件不易控制，稳定性较差。紫外光度法操作繁琐，灵敏度较低。本文利用在线镉柱还原—流动注射法测定硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，不但操作简单快捷，极大地提高了工作效率，而且降低分析人员的劳动强度，尤其适合大批量的样品分析[5]。表1 水中硝酸盐氮的加标回收率实验结果表2 水中亚硝酸盐氮的加标回收率实验结果

　　按照EPA关于检出限的定义，选取2.0 μg/L的硝酸盐和亚硝酸盐标准溶液分别经7次测量，测定检出限。经多次测定发现，无论是硝酸盐氮还是亚硝酸盐氮的测定，分别在20～2 000 μg/L和2～500 μg/L间均具有较好的线性关系，稳定性好。仪器所用的镉还原柱为自行填充，经选长度分别为12 cm，16 cm，18 cm的柱子填充，实验发现柱长对反应影响很小;分别选取80%和99.97%的镉粉来填充还原柱，发现高纯度的镉粉还原效率高，故填充柱的镉粉纯度要求大于99%;镉粉过细易流失且堵塞管路，过粗其还原效率低。经验证镉粉的颗粒以20～30目之间为最佳。利用光纤光谱仪，在200 nm到850 nm的范围内进行扫描，结果发现在540 nm处有最大吸收峰。故本实验采用540 nm波长的滤光片分光，流通池光程为1 cm。调节溶液的pH值，当pH=8.5时，有最大且稳定的吸光度值，故选用pH=8.5的氯化铵缓冲溶液。随着采样环长度的增加，反应灵敏度增加，当其长度在60 cm时，吸光度达到稳定的最大值，采样环超过60 cm时，吸光度不再随采样环长度的增加而增加，故采样环的长度选取60 cm为宜。一般情况下，水样无需任何前处理。若水样过于混浊，只需用滤纸过滤或静置取上清液即可。样品有色或基体浓度较大时可适当稀释。

　　【参考文献】

　　[1] 吴婉娥,王天生,张泽洋.溴酸钾-酸性铬蓝K化学发光法检测水中微量NO2-[J].分析科学学报,2008,24(3):327-329.

　　[2] 潘建.增敏光度法测定化工污水中亚硝酸根[J].理化检验(化学分册),2001,37 (2):92-93.

　　[3] 袁君娉.新催化光度法测定痕量亚硝酸根[J].分析化学,1998,16 (9):788-791.

　　[4] 李桂敏,李党生.用新紫外光度法测定水中亚硝酸盐氮的研究[J].化学研究,2001,12(3):60-62.

　　[5] 刘京,魏复胜.流动注射分光光度法测定水中亚硝酸盐氮[J].光谱仪器与分析,2006,26(1):14-15.