流动注射褪色光度法测定水样中的亚硝酸盐

李 辉，李 华

（绵阳师范学院资源环境工程学院，四川 绵阳 62100）

亚硝酸盐是水中常见的污染物之一，在pH值较低的酸性条件下，亚硝酸盐很容易与胺类和酰胺类物质发生化学反应，并生成亚硝酸胺类的致癌物质[1]，还可以将人体正常的血红蛋白（低价血红蛋白）氧化成高价血红蛋白，导致人体缺氧甚至中毒死亡[2]。生活污水中含氨有机物的分解是水中亚硝酸盐的主要来源，木材制浆、清洁剂、化肥等工业废水和农田排水也会将亚硝酸盐带入水系[3]。目前，世界上越来越多的国家充分认识到监测与分析水中亚硝酸盐的重要性，很多国家都立法规定水中亚硝酸盐的浓度限值。因此，相关技术人员研发简单、快速、灵敏度高、绿色环保的亚硝酸盐分析方法就显得越来越重要。

通过查阅文献发现，亚硝酸盐测定方法有很多种[4-8]，但这些方法都有灵敏度不高，所用试剂具有毒害性、容易造成二次污染等缺点。目前广泛使用的方法是分光光度法，我国国家标准使用的是《N-（1-萘基）-乙二胺光度法》（GB/T 7493-87）。而该方法的显色剂具有致癌性，所以可以在酸性条件下，先使双氧水和偏钒酸铵生成有色产物，再利用亚硝酸盐使其生成的有色产物褪色，并结合流动注射分析技术建立一种简单、快速、绿色、选择性好的亚硝酸盐分析方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器

HYY3-1营养盐自动分析仪；信号处理及计算机系统；多通道电子蠕动泵；UV-2800紫外可见分光光度计；AT2000电子天平。

1.2 试剂

实验所用试剂主要包括；亚硝酸盐氮储备液（1 000 mg/L）：称取0.492 9 g的NaNO2，用去离子水溶解后移入100 mL容量瓶中并用去离子水定容至刻度；0.1 mol/L的偏钒酸铵；0.025%（体积分数）双氧水；6 mol/L硫酸。R：分别移取16.7 mL和6 mol/L的硫酸，20 mL的0.1 mol/L偏钒酸铵，24 mL的0.025%（体积分数）双氧水于100 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度。去离子水为推动液（C）。以上试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。

1.3 实验方法

流动注射分析流路图见图1。开启营养盐自动分析仪、多通道电子蠕动泵和计算机，载流C与显色液R在蠕动泵的推动下混合，混合液经检测器D，可以在显示器上观察到一条基线，当基线平稳后，转换仪器为分析状态，进样环中的样品和显色液R混合，双氧水与偏钒酸铵形成的有色产物在反应圈中被亚硝酸盐褪色。在一定波长处，产物的吸光度与计算机采集的峰高相对应，根据峰高可定量分析亚硝酸的含量。

图1 流动注射流路图

2 结果与讨论

2.1 最佳波长的确定

在酸性环境中，双氧水与偏钒酸铵反应生成有色产物，亚硝酸盐能使有色产物褪色，褪色的程度与亚硝酸盐的含量具有相关性。在两支10 mL的比色管中分别加入0.0 μg和5 μg的NO2

--N标准溶液，然后加入4 mL的R1和4 mL的R2，用去离子水定容至10 mL，反应10 min后用UV-2800紫外-可见分光光度计上在波长400 nm～800 nm可见光波长内，以去离子水为参比扫描试剂空白，以试剂空白为参比扫描反应产物。扫描结果表明，试剂空白在波长450 nm左右处有最大吸收，反应产物在波长470 nm左右处有最大吸收，因此选择470 nm处测定波长，波长扫描图如图2所示。

图2 波长扫描图

2.2 显色体系的优化

2.2.1 硫酸浓度的影响

显色体系的酸度对峰高的测定具有一定影响。本实验研究了硫酸浓度在0.125～1.25 mol/L时不同酸度对应的峰高。结果发现，在硫酸浓度为0.125～1.0 mol/L范围内，峰高随着酸浓度的增加而升高，此后增加酸浓度反而使得峰高降低，因此，选择硫酸浓度为1.0 mol/L 。

2.2.2 H2O2浓度的影响

考查了H2O2浓度在0.003%～0.007%范围内对峰高的影响。结果表明，当H2O2浓度在0.003%～0.006%时，随着H2O2浓度的增加峰高升高，此后增加H2O2浓度反而使得峰高降低，因此，选择H2O2浓度为0.006%。

2.2.3 偏钒酸铵的影响

考查了偏钒酸铵浓度在0.012～0.044 mol/L范围内对峰高的影响。结果显示，当偏钒酸铵浓度在0.012～0.020 mol/L时，峰高随偏钒酸铵浓度的增加而增高，当偏钒酸铵浓度高于0.020 mol/L时，峰高随着偏钒酸铵浓度的增加逐渐降低。因此，选择偏钒酸铵的浓度为0.020 mol/L。

2.3 流路体系的优化

2.3.1 泵管的优化

对于一定的流动注射体系来说，各个流路的流速不同对体系的灵敏度和单个样品的分析时间有着不同程度的影响，所以可以通过改变各个流路的泵管直径来控制各种液体的流动速度。实验结果显示，当推动液C流速为0.75 mL/min、显色液R流速为0.30 mL/min和试样S流速为0.55 mL/min时，流动注射体系测定的灵敏度最高。

2.3.2 反应管长度的影响

反应管长度影响反应时间从而影响测定峰高。本实验测定了反应管长度在0.5～5.0 m时所对应的峰高。结果表明，反应管在0.5～4 m时，峰高随着反应管长度的增加而升高，当反应管长度大于4 m后，峰高随着反应管长度的增加而降低，因此反应盘管长度应选择4.0 m。

2.3.3 进样环体积的影响

进样环体积影响每次样品的进样量从而影响测定峰高。本实验测定了进样环的体积为200～500 μL范围所对应的峰高。实验结果显示，在进样环体积为200～400 μL范围内，峰高随着进样环体积的增加而升高，当体积大于400 μL后，峰高反而随着体积的增加而略微降低，因此进样环体积应选择400 μL。

2.4 共存离子的影响

在确定了最佳实验条件后，用1 mg/L的NO2-标准溶液代替水样，加入以下水样中常见的离子进行干扰实验。结果表明，下列倍数的离子对实验结果的测定相对误差范围在正负5%以内：Zn2+，Al3+，Cd2+，Ca2+，K+，Na+，Cl-，NH4+，F-（1 000）；As5+，Cu2+，NO3-，SO42-，Mg2+，Mn2+，Ni2+（500倍）；Cr3+，S2-，Pb2+，Fe3+（100）。由此可以看出，本方法对常见离子具有抗干扰能力，能用于多种水样中亚硝酸盐含量的测定。

2.5 工作曲线、精密度及检出限

配置一系列亚硝酸盐标准溶液，在最佳实验条件下测定不同浓度亚硝酸盐标准溶液所对应的峰高，以浓度为横坐标，峰高为纵坐标绘制其工作曲线。亚硝酸盐浓度在50～2 500 μg/L范围内线性关系良好，其工作曲线回归方程为：H=0.056C+0.693 (R2=0.999，H：峰高，mV；C：NO2-浓度，μg/L)。对浓度为1 000 μg/L的亚硝酸盐标准溶液重复测定13次，计算其标准偏差和方法的检出限，结果显示该方法的相对标准偏差为0.64%，检出限为4.5 μg/L。

2.6 样品分析

按照上述最佳实验条件，用本实验建立的方法和国标法测定了河水、湖水和工业废水中亚硝酸盐的含量，同时进行了加标回收实验，实验结果见表1。

由表1可以看出，本方法与国标法测定不同水样中亚硝酸盐含量的结果接近，本方法加标回收率为97.9%～101.1%之间。因此本法的适用范围较广，可用于不同水样中亚硝酸盐的测定。

表1 不同水样亚硝酸测定结果（n=3）

3 结论

本实验所建立的流动注射褪色光度法测定亚硝酸盐的新方法，简单、快速，与其他一些测定亚硝酸盐的方法相比[9-10]，本方法不需要复杂的前处理过程，不需要严格的pH值和温度控制；需要的试剂量少，且试剂无毒廉价；所用的HYY3-1营养盐自动分析仪价格便宜、体积小、易携带，因而该方法可用于现场快速测定及在线自动分析。