流动注射在线分析法测定海水中的亚硝酸盐氮

尚宝玉，贺舒文，洪滨，薛伟峰

（大连海关技术中心，辽宁大连 116400）

亚硝酸盐氮是水产经济动物养殖过程中一种常见的污染物，是海洋环境监测的必检项目，也是评价水质优劣的重要指标之一。高浓度的亚硝酸盐氮对许多水生生物有直接毒害作用，还会引起水体富营养化，从而导致“水华”、“赤潮”等灾害频发［1–3］。海水中亚硝酸盐氮的测定对氮元素生物地球化学循环、海洋初级生产力和海洋生态系统结构等研究具有重要意义［4］。

目前，亚硝酸盐氮的分析方法有紫外可见分光光度法［5–6］、高效液相色谱法［7–8］、毛细管电泳法［9］、离子色谱法［6］、离子选择电极法［10］、流动注射法［11］等。分光光度法操作步骤繁琐，不能满足批量样品的快速测定要求；离子选择电极法仪器设备简单，且能进行连续快速测定，但灵敏度较低；高效液相色谱法、毛细管电泳法实验成本较高，测试大批量样品时费时费力，并且会对环境造成污染。近年来流动注射在线分析技术被广泛应用于海水分析中。

流动注射在线分析法是一种易于实现的实时、在线自动分析技术［12–18］。该法减少了人为操作带来的实验误差和环境污染，实现了实验室检测的自动化，提高了工作效率。

笔者采用流动注射在线分析法测定海水中的亚硝酸盐氮，该法简便快速，自动化程度高，试剂消耗少，精密度和准确度高，能够满足大批量海水样品检测的需求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

流动注射分析仪：QC8500 型，美国哈希公司。

超声波水浴清洗器：频率范围为0～100 kHz，上海一恒科学仪器有限公司。

pH 计：测量范围为0.00～14.00，梅特勒–托利多仪器（上海）有限公司。

亚硝酸盐氮标准溶液：100 mg／L（以氮计），标准物质编号为GBW(E) 080223，中国计量科学研究院。

氯化铵、磺胺、盐酸萘乙二胺、磷酸、氢氧化钠、乙二胺四乙酸二钠盐：优级纯，天津科密欧试剂公司。

水性滤膜：孔径为0.45 μm，美国哈希公司。

实验用水为GB／T 6682—2008 规定的一级水。

1.2 溶液配制

采用逐级稀释的方式，用水将亚硝酸盐氮标准溶液稀释配制成质量浓度分别为0.000、0.005、0.010、0.200、1.00 和5.00 mg／L 的亚硝酸盐氮系列标准工作溶液。

1.3 仪器工作条件

检测光程：10 mm；检测波长：520 nm；进样体积：33 μL；蠕动泵转速：35 r／min；超声除气时间：30 min；超声频率：40 kHz。

1.4 检测流程

检测流程如图1 所示。

图1 流动注射在线分析法测定海水中亚硝酸盐氮流程图

1.5 样品处理

冷冻样品应在融化后立即分析。酸化样品分析前应使用2.00 mol／L 氢氧化钠溶液将溶液调至中性。样品浊度会产生干扰，检测前需用0.45 μm 的水性滤膜过滤。

1.6 标准曲线绘制

由自动进样器依次从低浓度到高浓度取样、测定亚硝酸盐氮系列标准工作溶液，以亚硝酸盐氮的含量（以氮的质量浓度计，mg／L）为自变量、响应值（峰面积）为因变量进行线性回归，得标准曲线方程。

1.7 水样测定

按照与制作标准曲线相同的实验条件进行水样测定，同时做空白试验。

1.8 分析结果的表述

1.8.1 结果计算

海水中亚硝酸盐氮的含量(以氮的质量浓度ρ计，mg／L)按照式(1)计算：

式中：y——信号值（峰面积）；

a——线性方程的截距；

b——线性方程的斜率；

f——样品溶液稀释倍数。

1.8.2 结果表示

当氮的质量浓度测定值小于1.00 mg／L 时，测定值保留到小数点后第3 位；当测定值大于或等于1.00 mg／L 时，测定值保留到小数点后第2 位。

2 结果与讨论

2.1 金属离子的干扰

当样品溶液中铁离子、锰离子浓度分别大于500 mg／L 和35 mg／L 时，对分析产生正干扰，且会在碱性条件下生成氢氧化物沉淀，导致样品测量的重复性变差，加入适当的络合剂可以有效防止金属离子的干扰［19］。

2.2 气泡的干扰

配制好的试剂中通常会有气泡存在，需要通过超声来消除气泡，否则会导致分析图像基线不平稳，并出现杂峰。

2.3 显色剂浓度的优化

当海水中亚硝酸盐氮含量（氮的质量浓度）约为0.050 mg／L，磷酸溶液的体积分数为10%，以响应值（峰面积）为指标，考察不同浓度显色剂磺胺和盐酸萘乙二胺对响应值的影响，试验结果见表1。

表1 不同质量浓度磺胺和盐酸萘乙二胺溶液时海水中亚硝酸盐氮的峰面积响应值

由表1 可知，当磺胺和盐酸萘乙二胺溶液的质量浓度分别为40 g／L 和1 g／L 时，响应值最大，因此选择磺胺和盐酸萘乙二胺溶液的质量浓度分别为40 g／L 和1 g／L。

2.4 酸性条件的优化

当海水中亚硝酸盐氮含量约为0.050 mg／L、磺胺和盐酸萘乙二胺溶液的质量浓度分别为40 g／L和1 g／L 时，以响应值（峰面积）为指标，考察不同浓度磷酸对响应值的影响，试验结果见表2。

表2 不同浓度磷酸溶液时海水中亚硝酸盐氮的峰面积响应值

由表2 可知，随着磷酸质量分数增大，响应值先增大后减小，且当磷酸质量分数为10%时，响应值最大，因此选择磷酸的质量分数为10%。

2.5 线性关系和检出限

朗伯–比耳定律适用于稀溶液，当溶液浓度过高时，吸光度与浓度的线性关系会发生偏离［20］。按照1.6 方法所得0.00～5.00 mg／L 系列标准溶液的线性方程为y=0.000 9x2+1.03x–0.064 5，相关系数（r）为0.999 8。

利用本法对海水样品中的亚硝酸盐氮重复测定11 次，计算测定平均值的标准偏差，按照文献［21］计算亚硝酸盐氮的方法检出限为0.005 mg／L。

2.6 方法精密度与准确度

采用高、中、低4 个添加水平，按全程序每个样品平行测定6 次，分别计算平均值、相对标准偏差和回收率，试验结果见表3。由表3 数据可知，本法加标回收率为90.0%～97.2%，测定值的相对标准偏差为1.03%～5.80%（n=6），测量精密度和准确度满足分析技术要求［22］。

表3 精密度和准确度试验结果

3 结语

建立了流动注射在线分析法测定海水中亚硝酸盐氮的含量，该方法自动化程度高，操作简便，灵敏度高，运行成本低，定量结果准确，分析周期短，满足海水中亚硝酸盐氮日常检测需要和监测要求。