海水硝酸鹽氮測(cè)定方法的對(duì)比研究

徐靜　宋文靜　夏娜娜

摘要：本文對(duì)三種測(cè)定海水硝酸鹽氮的方法進(jìn)行了概述和對(duì)比研究，并對(duì)三種測(cè)定方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概述。鎘柱還原法是經(jīng)典方法，適合少量低濃度海水樣品的測(cè)定;氣相分子吸收法具有操作簡單、快速等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量高濃度海水樣品的測(cè)定;連續(xù)流動(dòng)比色法檢出限低，靈敏度高，操作簡單，適合一般海水樣品的測(cè)定，降低人工誤差。三種測(cè)定海水硝酸鹽氮的方法均能滿足監(jiān)測(cè)要求。

關(guān)鍵詞：硝酸鹽氮;鎘柱還原;氣相分子;連續(xù)流動(dòng)

1緒論

海水中的氮主要是離子態(tài)氮，其中以硝酸鹽氮為主，另外還有亞硝酸鹽氮、氨氮和少量溶解氣體形式的氮以及有機(jī)氮[1]。海水中的硝酸鹽氮是有氧環(huán)境下氨氮、亞硝酸鹽氮等多種形態(tài)的含氮化合物中最穩(wěn)定的含氮化合物，也是含氮有機(jī)物經(jīng)過無機(jī)物作用分解的最終產(chǎn)物[2]。海水中硝酸鹽氮作為海水三氮評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，含量過高會(huì)使海洋水域富營養(yǎng)化，微生物及浮游生物大量生長和繁殖，消耗水中的溶解氧，從而導(dǎo)致魚、蝦等水生生物死亡，嚴(yán)重破壞海洋生態(tài)環(huán)境，惡化海洋生態(tài)環(huán)境，因此，硝酸鹽氮的含量檢測(cè)是海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基本指標(biāo)，能夠?yàn)轭A(yù)防、發(fā)現(xiàn)和治理海洋生態(tài)環(huán)境污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

測(cè)定海水水中硝酸鹽氮含量的方法有很多，目前常用的有鎘柱還原法、氣相分子吸收光譜法、連續(xù)流動(dòng)比色法等。本文主要介紹這三種測(cè)定海水硝酸鹽氮的方法對(duì)比。

2方法對(duì)比

2.1鎘柱還原法

目前，實(shí)驗(yàn)室一般選用鎘柱還原法測(cè)定海水中硝酸鹽氮，該方法是海水測(cè)定的經(jīng)典方法和仲裁方法，主要是將水樣通過鎘還原柱，將硝酸鹽氮定量的還原為亞硝酸鹽，然后按重氮-偶氮光度法測(cè)定亞硝酸鹽氮的總量，扣除原有亞硝酸鹽氮，得硝酸鹽氮的含量。該方法具有儀器設(shè)備簡單、檢出限低、鹽效應(yīng)穩(wěn)定、重復(fù)性較好等特點(diǎn)，但在實(shí)際分析化驗(yàn)中，該方法操作步驟繁瑣，鎘柱使用前需要活化和清洗，鎘柱制備及進(jìn)樣過程問題頻發(fā)，工作效率低。該方法還存在進(jìn)樣流速不易控制、鎘粒鍍銅過程繁瑣、鎘粒易被氧化等多方面的缺點(diǎn)，無法滿足大批量樣品測(cè)定和應(yīng)急監(jiān)測(cè)的需求。翟麟秀，席琦等對(duì)鎘柱制備方法和還原裝置進(jìn)行了改進(jìn)分析，在鎘柱的連接處加了蠕動(dòng)泵，經(jīng)試驗(yàn)，經(jīng)過改裝后的實(shí)驗(yàn)裝置在流速控制下，準(zhǔn)確度較高，還原率大于95%，且標(biāo)準(zhǔn)樣考核滿足質(zhì)量控制要求，符合實(shí)驗(yàn)要求。解決了進(jìn)樣流速不易控制、裝柱過程鎘粒易被氧化以及鎘粒鍍銅工藝繁瑣的問題，使操作更加簡單，避免了鎘粒被氧化的幾率，提高了工作效率，保障了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。時(shí)文博，王娟娟等也研究過鎘柱還原法測(cè)定海水總氮方法的優(yōu)化及改進(jìn)，通過比較鋅鎘還原和鎘柱還原，調(diào)節(jié)緩沖液pH、棄去液體積等多方面尋找鎘柱還原方法中的最佳條件。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)過優(yōu)化后，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較好，方法的準(zhǔn)確度、精確度均符合要求，同時(shí)避免了實(shí)驗(yàn)中因穩(wěn)定性、可重現(xiàn)性差而導(dǎo)致的反復(fù)條件摸索，提高了工作時(shí)效。

2.2氣相分子吸收光譜法

氣相分子吸收光譜法測(cè)定海水中硝酸鹽氮，是在鹽酸介質(zhì)中，調(diào)節(jié)合適溫度，三氯化鈦將硝酸鹽迅速還原分解，生成的一氧化氮用空氣或氮?dú)廨d入氣相分子吸收光譜儀中，在214nm處測(cè)得吸光度與硝酸鹽氮濃度遵循比耳定律。該方法在試樣中添加氨基磺酸，直接去除試樣中亞硝酸鹽的干擾，計(jì)算機(jī)直接計(jì)算硝酸鹽氮濃度。與鎘柱還原法相比，氣相分子吸收法是一種比較新型的分析手段，目前，在地表水和工業(yè)廢水的硝酸鹽氮測(cè)定應(yīng)用已較為廣泛，海水測(cè)定方法研究很少。何平、周侶艷、周珊等研究過氣相分子光譜法測(cè)定海水中的硝酸鹽氮，并進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)曲線線性、準(zhǔn)確度、精密度研究，并和鎘柱還原法進(jìn)行了對(duì)比，得出氣相分子吸收光譜法分析速度更快，樣品和試劑用量更少，提高了分析的時(shí)效性，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作具有重要意義，是目前測(cè)定海水硝酸鹽氮比較先進(jìn)的方法，值得在實(shí)驗(yàn)室推廣應(yīng)用，而且比較適合大批量海水測(cè)定的要求。

2.3連續(xù)流動(dòng)比色法

連續(xù)流動(dòng)比色法是樣品通過鍍銅的鎘還原柱，采用空氣片段連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)，樣品和試劑在一個(gè)連續(xù)流動(dòng)的系統(tǒng)中混合均勻，且每個(gè)樣品都被均勻的氣泡切割，在緩沖溶液中硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽通過與磺胺和N-（1-萘基）-乙二胺鹽酸鹽發(fā)生重氮偶氮反應(yīng)，生成含氮的染料，在540nm波長處測(cè)定。連續(xù)流動(dòng)分析法是一種應(yīng)用廣泛的分析方法。常峰等研究過連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中硝酸鹽氮的測(cè)定方法，研究證明連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中的硝酸鹽氮線性關(guān)系良好，靈敏度高，檢出限低，準(zhǔn)確度和精密度較好。該方法改善了實(shí)驗(yàn)室測(cè)定硝酸鹽氮的自動(dòng)化程度，提高了工作的時(shí)效性，在大批量樣品的分析過程中，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。孫辰、鄧崢等研究過連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮的方法，針對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，利用改造連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中硝酸鹽氮的含量檢測(cè)時(shí)間更短，90秒即可完成一個(gè)水樣的測(cè)定。在待測(cè)水樣量較大的情況下，可以替代部分手工比色法，減少繁重勞動(dòng)力。連續(xù)流動(dòng)分析儀能夠通過程序化的進(jìn)樣、混勻、反應(yīng)、過濾、分光等步驟，定量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)及比色過程。該方法適用于大批水樣的規(guī)?；瘷z測(cè)。

3結(jié)論

經(jīng)過比較三種測(cè)定海水中硝酸鹽氮的方法，鎘柱還原法是經(jīng)典方法，檢出限低，精密度高，但操作繁瑣，費(fèi)時(shí)較長，適合少量低濃度海水樣品的測(cè)定;氣相分子吸收法具有操作簡單，自動(dòng)稀釋，試劑用量少，快速等優(yōu)點(diǎn)，但開關(guān)機(jī)時(shí)間相對(duì)較長，適合大批量高濃度海水樣品的測(cè)定;連續(xù)流動(dòng)比色法檢出限低，靈敏度高，操作簡單，對(duì)未知濃度范圍的海水測(cè)定尚有一定的局限性，適合一般海水樣品的測(cè)定，降低人工誤差。三種測(cè)定海水硝酸鹽氮的方法均能滿足監(jiān)測(cè)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡筱敏，葉舒帆，和英滇，等.電解催化還原-氯氧化無害化去除水中硝酸鹽氮[J].環(huán)境科學(xué)研究，2011，24（5）：533-539.

[2]劉兆坤，高永敏，李緒生，等.碧流河水庫下游洪水淹沒損失計(jì)算[J].東北水利水電，2007，25（5）：40-42.