海水中低濃度亞硝酸鹽和硝酸鹽測(cè)定方法研究

陳小嬋

摘 要：海水中的低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽測(cè)定法基本可以分成四種，其中包含分光光度法、高效液相色譜法、化學(xué)發(fā)光法和熒光法。與傳統(tǒng)分光光度測(cè)定法相比，這些測(cè)定法靈敏度更高，檢測(cè)限更低，能夠?qū)Ｋ?dāng)中的低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽實(shí)施檢測(cè)。化學(xué)發(fā)光法與液芯波導(dǎo)分光光度法各自的自動(dòng)化水平較高，并且在測(cè)定的時(shí)候?qū)τ跇悠妨康男枨蟊容^少，其中液芯波導(dǎo)分光光度法還可以對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行隨時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，所以這一方法成了現(xiàn)時(shí)期海水內(nèi)低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽檢測(cè)中常用的一種方法，為此可以確定這種方法的應(yīng)用前景非常廣闊。

關(guān)鍵詞：海水;低濃度亞硝酸鹽;硝酸鹽;測(cè)定方法;研究

海水中無機(jī)氮其實(shí)就是氮元素循環(huán)時(shí)的一種形態(tài)，這一元素主要包含亞硝酸鹽和硝酸鹽及氨三種狀態(tài)。在海洋系統(tǒng)中存在很多低氮離子的海區(qū)，這一海區(qū)內(nèi)的亞硝酸鹽與硝酸鹽的濃度只達(dá)到了納摩爾等級(jí)。因?yàn)榈秃康x子海區(qū)食物鏈對(duì)整個(gè)海洋體系的生態(tài)平衡具有較大的影響作用，所以對(duì)海水中營養(yǎng)鹽含量與利用及傳輸機(jī)理進(jìn)行研究是大部分研究人員較重視的。低濃度亞硝酸鹽被確認(rèn)是海洋體系初級(jí)生產(chǎn)力阻礙因素，對(duì)硝酸鹽進(jìn)行遷移是氧循環(huán)中的必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容，然而亞硝酸鹽始終處于硝酸鹽和銨氧化還原體系中間，能夠呈現(xiàn)氮循環(huán)氧化與還原路徑狀態(tài)，然而該如何對(duì)硝酸鹽和低濃度亞硝酸鹽濃度實(shí)施精準(zhǔn)的測(cè)定是研究中較難的一項(xiàng)課題。

1.分光光度法

分光光度法由于本身設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效及操作簡(jiǎn)單而在海水無機(jī)氮離子濃度的測(cè)定方法中占較關(guān)鍵的地位。然而以往的分光光度法的靈敏性卻較低，因此對(duì)其應(yīng)用范圍產(chǎn)生了阻礙，所以需在分光光度法的基面上對(duì)以往分光光度實(shí)施優(yōu)化[1]。

1.1富集式分光光度法

WADA曾提出利用預(yù)富集測(cè)定納摩爾級(jí)亞硝酸鹽濃度的測(cè)定方法。具體測(cè)定步驟是1）向海水樣品當(dāng)中添加磺胺與萘乙二胺鹽酸鹽，讓海水中亞硝酸鹽離子轉(zhuǎn)變成偶氮化合物，之后通過陰離子交換樹脂實(shí)施富集，之后使用醋酸溶液實(shí)施洗脫操作，最后，對(duì)洗脫下的偶氮化合物實(shí)施分光光度法測(cè)定。

這種方法的靈敏性非常高，測(cè)定限度能夠達(dá)到0.1nmol/L，精密度在6.0、2.0和0.3nmol/L濃度值下分別是1.1%、1.8%、6.6%。通過這些數(shù)值可以看出海水鹽濃度對(duì)于測(cè)定結(jié)果并不會(huì)產(chǎn)生任何明顯的影響，然而在進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候需要海水樣品體積需最少維持在500ml。

1.2液芯波導(dǎo)式分光光度法

液芯波導(dǎo)技術(shù)屬于一種新型光譜技術(shù)，其工作原理是把要測(cè)定的溶液樣品放到一根直徑在50到數(shù)微米，并且長度在1到數(shù)微米型波導(dǎo)管當(dāng)中，在入射光進(jìn)到波導(dǎo)管以后，因?yàn)椴▽?dǎo)管本身材料要比液體樣品的折射率小很多，所以入射光能在液體樣品及波導(dǎo)管上形成內(nèi)部反射，這時(shí)這種液芯波導(dǎo)管就會(huì)變成一根液芯波導(dǎo)光纖，在此過程中在液芯波導(dǎo)管內(nèi)入射光能經(jīng)過多次的反射會(huì)一直沿著波導(dǎo)管而不斷向前傳輸，液體樣品在多次通過波導(dǎo)管以后，會(huì)從波導(dǎo)管另外一端輸出。利用波導(dǎo)管傳輸，這時(shí)入射光穿過海水有光程會(huì)超過波導(dǎo)管幾何長度，所以，把少量待測(cè)的海水樣品施到這樣的波導(dǎo)管當(dāng)中，便能夠得到更長有光程，由此可以明顯提升光譜信號(hào)強(qiáng)度與檢測(cè)極限。在對(duì)海水進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，將液芯波導(dǎo)技術(shù)引到海水中低濃度亞硝酸鹽測(cè)定當(dāng)中，同時(shí)融合分光光度法組合成一種全新的海水分析儀，即SEAS[2]。這種分析儀在測(cè)定海水亞硝酸鹽濃度具體步驟為：首先，向海水樣品當(dāng)中添加磺胺與萘乙二胺鹽酸鹽用來當(dāng)作顯色劑來使用，等到發(fā)色15分以后，再將期引入波導(dǎo)管當(dāng)中，之后在波導(dǎo)管一端注入540nm波長的光，并同時(shí)在另一端對(duì)其吸光值進(jìn)行檢測(cè);硝酸鹽濃度是利用銅鎘柱還原法把其還原成亞硝酸鹽以后實(shí)施測(cè)定的。SEAS檢測(cè)儀還能夠與CTD或者是別的水下設(shè)備相組合，對(duì)相應(yīng)區(qū)域?qū)嵤y(cè)定。在測(cè)定過程中，顯色劑和光源及泵等都可與裝置一同放進(jìn)水中，水樣和顯色劑的引入和光源開關(guān)均是由電腦來進(jìn)行操控的。通過這些可以看出，SEAS儀器在進(jìn)行低濃度亞硝酸鹽和硝酸鹽的測(cè)定中，能夠防止因采樣及環(huán)境變化所造成的各類誤差，并且還可對(duì)樣品實(shí)施連續(xù)測(cè)定，所以具備較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)性。

2.高效液相色譜法

高效液相色譜法在對(duì)海水中的低濃度亞硝酸鹽進(jìn)行測(cè)定的具體步驟是，讓海水內(nèi)的亞硝酸鹽和二硝基苯肼產(chǎn)生衍生反應(yīng)，由此產(chǎn)生疊氮化合物，之后再通過高效液相色譜法來測(cè)定。在此當(dāng)中波動(dòng)主要是由兩種不同體積的乙腈水溶劑所構(gòu)成，其中一種體積為10%另一種體積則為100%，點(diǎn)流動(dòng)相比例為40%，此時(shí)流速是2ml/min，使用的色譜柱為C18反相色譜柱;所用檢測(cè)儀器是可變并且多波長的紫外線可風(fēng)吸收檢測(cè)器，檢測(cè)所用波長是307nm，測(cè)樣速率是8個(gè)/h。

高效液相色譜法有一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)就是檢測(cè)限比較低，2，4二硝基苯肼再經(jīng)過兩次重新結(jié)晶以后可溶于混合劑當(dāng)中，由此配合成衍生化試劑，試劑再經(jīng)過多次萃取以后，處理掉雜質(zhì)以后，可明顯降低試劑干擾，從而檢測(cè)限能夠到達(dá)0.1nmol/L。

3.熒光法

用來測(cè)定海水中亞硝酸鹽與硝酸鹽濃度的熒光法有很多，在眾多方法當(dāng)中，亞硝酸鹽與硝酸鹽通常是被當(dāng)作反應(yīng)物或者是催化劑來參與反應(yīng)的，其產(chǎn)生的產(chǎn)物會(huì)生成熒光或是增強(qiáng)熒光信號(hào)強(qiáng)度，但是反應(yīng)過程中熒光信號(hào)變化和水中的亞硝酸鹽及硝酸鹽濃度是成正比的。熒光法過程中所用的反應(yīng)試劑主要包含苯胺、3-氨基萘-1、對(duì)乙酰氨基酚、5焦硫酸、吲哚、熒光素等等。因?yàn)闊晒夥ㄝ^易因金屬離子及有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，所以現(xiàn)時(shí)期可以用在海水低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽測(cè)定的非常少。

4.化學(xué)發(fā)光法

4.1魯光諾發(fā)光法

魯光諾發(fā)光法主要是把水體內(nèi)亞硝酸鹽與硝酸鹽轉(zhuǎn)變成過氧亞硝酸根陰離子，同時(shí)與堿性魯米諾發(fā)光劑產(chǎn)生反應(yīng)，之后形成化學(xué)發(fā)光，但是光信號(hào)強(qiáng)弱與亞硝酸鹽及硝酸鹽濃度是成正比的。把水體內(nèi)的亞硝酸鹽與硝酸鹽轉(zhuǎn)變成過氧亞硝酸根陰離子主要有兩種方法，即：一種是，向海水樣品內(nèi)添加堿，之后用紫外線來進(jìn)行照射，這時(shí)樣品當(dāng)中的亞硝酸鹽與硝酸鹽便會(huì)轉(zhuǎn)變成過氧亞硝酸鹽;另一種是向海水的樣品當(dāng)中添加酸，之后再添加過氧化氫溶液，這時(shí)樣品內(nèi)的亞硝酸鹽就會(huì)轉(zhuǎn)就能成過氧亞硝酸鹽。

4.2臭氧發(fā)光法

該方法是把水中亞硝酸鹽與硝酸鹽有選擇性的將其還原成一氧化氮，同時(shí)與臭氧形成反應(yīng)，由此變成激發(fā)式亞硝酸鹽，這時(shí)再將激發(fā)式亞硝酸鹽再轉(zhuǎn)化成基態(tài)的時(shí)候便會(huì)放出光子。如臭氧量超標(biāo)，所放出的光子數(shù)量和一氧化氮的濃度會(huì)呈現(xiàn)出正比。所以利用檢測(cè)所放出的光子量就可以測(cè)定出亞硝酸鹽與硝酸鹽確切濃度。

5.結(jié)語

總體來說，赤潮是最近一些年經(jīng)常出現(xiàn)的一種海洋性災(zāi)難，其對(duì)生態(tài)環(huán)境和本地漁業(yè)生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的損害。赤潮出現(xiàn)的海區(qū)，其營養(yǎng)鹽含量會(huì)不斷下降，硝酸鹽與亞硝酸鹽含量同樣會(huì)比傳統(tǒng)性的分光光度法檢測(cè)限低很多。準(zhǔn)確的對(duì)赤潮海區(qū)的低濃度硝酸鹽與亞硝酸鹽實(shí)施測(cè)定，對(duì)于赤潮海區(qū)體系整體食物鏈與赤潮發(fā)生及發(fā)展情況會(huì)有一個(gè)更好的掌握，由此能夠明顯減少災(zāi)害損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱炳德，劉素美，張經(jīng)，etal.海水中低濃度亞硝酸鹽和硝酸鹽測(cè)定方法綜述%Determination of the low concentrations of nitrite and nitrate in seawater[J].海洋學(xué)研究，2007，025（002）：36-46.

[2] 張?zhí)矸穑盘眯悖熨t義.用氣相色譜法測(cè)定海水中硝酸鹽和亞硝酸鹽[J].海洋與湖沼，1981，12（1）：49-52.