流動(dòng)注射褪色光度法測(cè)定水樣中的亞硝酸鹽

李 輝，李 華

（綿陽(yáng)師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 62100）

亞硝酸鹽是水中常見的污染物之一，在pH值較低的酸性條件下，亞硝酸鹽很容易與胺類和酰胺類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成亞硝酸胺類的致癌物質(zhì)[1]，還可以將人體正常的血紅蛋白（低價(jià)血紅蛋白）氧化成高價(jià)血紅蛋白，導(dǎo)致人體缺氧甚至中毒死亡[2]。生活污水中含氨有機(jī)物的分解是水中亞硝酸鹽的主要來(lái)源，木材制漿、清潔劑、化肥等工業(yè)廢水和農(nóng)田排水也會(huì)將亞硝酸鹽帶入水系[3]。目前，世界上越來(lái)越多的國(guó)家充分認(rèn)識(shí)到監(jiān)測(cè)與分析水中亞硝酸鹽的重要性，很多國(guó)家都立法規(guī)定水中亞硝酸鹽的濃度限值。因此，相關(guān)技術(shù)人員研發(fā)簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高、綠色環(huán)保的亞硝酸鹽分析方法就顯得越來(lái)越重要。

通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽測(cè)定方法有很多種[4-8]，但這些方法都有靈敏度不高，所用試劑具有毒害性、容易造成二次污染等缺點(diǎn)。目前廣泛使用的方法是分光光度法，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)使用的是《N-（1-萘基）-乙二胺光度法》（GB/T 7493-87）。而該方法的顯色劑具有致癌性，所以可以在酸性條件下，先使雙氧水和偏釩酸銨生成有色產(chǎn)物，再利用亞硝酸鹽使其生成的有色產(chǎn)物褪色，并結(jié)合流動(dòng)注射分析技術(shù)建立一種簡(jiǎn)單、快速、綠色、選擇性好的亞硝酸鹽分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

HYY3-1營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀；信號(hào)處理及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；多通道電子蠕動(dòng)泵；UV-2800紫外可見分光光度計(jì)；AT2000電子天平。

1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)所用試劑主要包括；亞硝酸鹽氮儲(chǔ)備液（1 000 mg/L）：稱取0.492 9 g的NaNO2，用去離子水溶解后移入100 mL容量瓶中并用去離子水定容至刻度；0.1 mol/L的偏釩酸銨；0.025%（體積分?jǐn)?shù)）雙氧水；6 mol/L硫酸。R：分別移取16.7 mL和6 mol/L的硫酸，20 mL的0.1 mol/L偏釩酸銨，24 mL的0.025%（體積分?jǐn)?shù)）雙氧水于100 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度。去離子水為推動(dòng)液（C）。以上試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

流動(dòng)注射分析流路圖見圖1。開啟營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀、多通道電子蠕動(dòng)泵和計(jì)算機(jī)，載流C與顯色液R在蠕動(dòng)泵的推動(dòng)下混合，混合液經(jīng)檢測(cè)器D，可以在顯示器上觀察到一條基線，當(dāng)基線平穩(wěn)后，轉(zhuǎn)換儀器為分析狀態(tài)，進(jìn)樣環(huán)中的樣品和顯色液R混合，雙氧水與偏釩酸銨形成的有色產(chǎn)物在反應(yīng)圈中被亞硝酸鹽褪色。在一定波長(zhǎng)處，產(chǎn)物的吸光度與計(jì)算機(jī)采集的峰高相對(duì)應(yīng)，根據(jù)峰高可定量分析亞硝酸的含量。

圖1 流動(dòng)注射流路圖

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳波長(zhǎng)的確定

在酸性環(huán)境中，雙氧水與偏釩酸銨反應(yīng)生成有色產(chǎn)物，亞硝酸鹽能使有色產(chǎn)物褪色，褪色的程度與亞硝酸鹽的含量具有相關(guān)性。在兩支10 mL的比色管中分別加入0.0 μg和5 μg的NO2

--N標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后加入4 mL的R1和4 mL的R2，用去離子水定容至10 mL，反應(yīng)10 min后用UV-2800紫外-可見分光光度計(jì)上在波長(zhǎng)400 nm～800 nm可見光波長(zhǎng)內(nèi)，以去離子水為參比掃描試劑空白，以試劑空白為參比掃描反應(yīng)產(chǎn)物。掃描結(jié)果表明，試劑空白在波長(zhǎng)450 nm左右處有最大吸收，反應(yīng)產(chǎn)物在波長(zhǎng)470 nm左右處有最大吸收，因此選擇470 nm處測(cè)定波長(zhǎng)，波長(zhǎng)掃描圖如圖2所示。

圖2 波長(zhǎng)掃描圖

2.2 顯色體系的優(yōu)化

2.2.1 硫酸濃度的影響

顯色體系的酸度對(duì)峰高的測(cè)定具有一定影響。本實(shí)驗(yàn)研究了硫酸濃度在0.125～1.25 mol/L時(shí)不同酸度對(duì)應(yīng)的峰高。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在硫酸濃度為0.125～1.0 mol/L范圍內(nèi)，峰高隨著酸濃度的增加而升高，此后增加酸濃度反而使得峰高降低，因此，選擇硫酸濃度為1.0 mol/L 。

2.2.2 H2O2濃度的影響

考查了H2O2濃度在0.003%～0.007%范圍內(nèi)對(duì)峰高的影響。結(jié)果表明，當(dāng)H2O2濃度在0.003%～0.006%時(shí)，隨著H2O2濃度的增加峰高升高，此后增加H2O2濃度反而使得峰高降低，因此，選擇H2O2濃度為0.006%。

2.2.3 偏釩酸銨的影響

考查了偏釩酸銨濃度在0.012～0.044 mol/L范圍內(nèi)對(duì)峰高的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)偏釩酸銨濃度在0.012～0.020 mol/L時(shí)，峰高隨偏釩酸銨濃度的增加而增高，當(dāng)偏釩酸銨濃度高于0.020 mol/L時(shí)，峰高隨著偏釩酸銨濃度的增加逐漸降低。因此，選擇偏釩酸銨的濃度為0.020 mol/L。

2.3 流路體系的優(yōu)化

2.3.1 泵管的優(yōu)化

對(duì)于一定的流動(dòng)注射體系來(lái)說，各個(gè)流路的流速不同對(duì)體系的靈敏度和單個(gè)樣品的分析時(shí)間有著不同程度的影響，所以可以通過改變各個(gè)流路的泵管直徑來(lái)控制各種液體的流動(dòng)速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)推動(dòng)液C流速為0.75 mL/min、顯色液R流速為0.30 mL/min和試樣S流速為0.55 mL/min時(shí)，流動(dòng)注射體系測(cè)定的靈敏度最高。

2.3.2 反應(yīng)管長(zhǎng)度的影響

反應(yīng)管長(zhǎng)度影響反應(yīng)時(shí)間從而影響測(cè)定峰高。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了反應(yīng)管長(zhǎng)度在0.5～5.0 m時(shí)所對(duì)應(yīng)的峰高。結(jié)果表明，反應(yīng)管在0.5～4 m時(shí)，峰高隨著反應(yīng)管長(zhǎng)度的增加而升高，當(dāng)反應(yīng)管長(zhǎng)度大于4 m后，峰高隨著反應(yīng)管長(zhǎng)度的增加而降低，因此反應(yīng)盤管長(zhǎng)度應(yīng)選擇4.0 m。

2.3.3 進(jìn)樣環(huán)體積的影響

進(jìn)樣環(huán)體積影響每次樣品的進(jìn)樣量從而影響測(cè)定峰高。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了進(jìn)樣環(huán)的體積為200～500 μL范圍所對(duì)應(yīng)的峰高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在進(jìn)樣環(huán)體積為200～400 μL范圍內(nèi)，峰高隨著進(jìn)樣環(huán)體積的增加而升高，當(dāng)體積大于400 μL后，峰高反而隨著體積的增加而略微降低，因此進(jìn)樣環(huán)體積應(yīng)選擇400 μL。

2.4 共存離子的影響

在確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件后，用1 mg/L的NO2-標(biāo)準(zhǔn)溶液代替水樣，加入以下水樣中常見的離子進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，下列倍數(shù)的離子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)定相對(duì)誤差范圍在正負(fù)5%以內(nèi)：Zn2+，Al3+，Cd2+，Ca2+，K+，Na+，Cl-，NH4+，F(xiàn)-（1 000）；As5+，Cu2+，NO3-，SO42-，Mg2+，Mn2+，Ni2+（500倍）；Cr3+，S2-，Pb2+，F(xiàn)e3+（100）。由此可以看出，本方法對(duì)常見離子具有抗干擾能力，能用于多種水樣中亞硝酸鹽含量的測(cè)定。

2.5 工作曲線、精密度及檢出限

配置一系列亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定不同濃度亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液所對(duì)應(yīng)的峰高，以濃度為橫坐標(biāo)，峰高為縱坐標(biāo)繪制其工作曲線。亞硝酸鹽濃度在50～2 500 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，其工作曲線回歸方程為：H=0.056C+0.693 (R2=0.999，H：峰高，mV；C：NO2-濃度，μg/L)。對(duì)濃度為1 000 μg/L的亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定13次，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差和方法的檢出限，結(jié)果顯示該方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.64%，檢出限為4.5 μg/L。

2.6 樣品分析

按照上述最佳實(shí)驗(yàn)條件，用本實(shí)驗(yàn)建立的方法和國(guó)標(biāo)法測(cè)定了河水、湖水和工業(yè)廢水中亞硝酸鹽的含量，同時(shí)進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1可以看出，本方法與國(guó)標(biāo)法測(cè)定不同水樣中亞硝酸鹽含量的結(jié)果接近，本方法加標(biāo)回收率為97.9%～101.1%之間。因此本法的適用范圍較廣，可用于不同水樣中亞硝酸鹽的測(cè)定。

表1 不同水樣亞硝酸測(cè)定結(jié)果（n=3）

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)所建立的流動(dòng)注射褪色光度法測(cè)定亞硝酸鹽的新方法，簡(jiǎn)單、快速，與其他一些測(cè)定亞硝酸鹽的方法相比[9-10]，本方法不需要復(fù)雜的前處理過程，不需要嚴(yán)格的pH值和溫度控制；需要的試劑量少，且試劑無(wú)毒廉價(jià)；所用的HYY3-1營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀價(jià)格便宜、體積小、易攜帶，因而該方法可用于現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定及在線自動(dòng)分析。