基于離子色譜法的飲用水中亞硝酸鹽和硝酸鹽含量測定

范倩楠

（山西晉科斯頓環境安全檢測有限公司，山西 臨汾 041000）

0 引言

硝酸鹽和亞硝酸鹽為人體內非必須的物質，如果人體攝入量太大，會在人體內沉淀并對人體健康產生一定的影響，因此供水企業在給居民進行供水前會對飲用水進行處理，除去水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽，并在供水前對水中兩種物質的含量進行測定，保證供水的安全性。目前對飲用水中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的測定主要是電化學法，該方法操作流程復雜、測試效率低而且精度不足，因此迫切需要研究新的測試方法，滿足高效、安全供水的需求。

本文提出了一種新的以MIC 型離子色譜儀[1]為核心的離子色譜快速測試方案，將濃度為3.1 mmol/L的碳酸鈉和濃度為0.9 mmol/L 的碳酸氫鈉溶液作為淋洗液，將濃度為49 mmol/L 的硫酸作為再生液，對飲用水進行處理后，將其加入到離子色譜儀中，對物質含量進行分析。實際檢測結果表明，新的測定方法能夠顯著提升對飲用水中硝酸鈉和亞硝酸鈉的檢測精度，目前該方案已經在飲用水測定中得到了廣泛應用，而且能夠推廣在純化水、井水、自來水、包裝飲用水等多領域的快速檢測中。

1 試驗方案分析

對離子色譜快速測定方案的研究主要是從儀器和試劑的選擇、色譜條件分析、溶液配置方案分析、專屬性試驗分析、標準曲線、定量限和檢測限分析精密試驗流程分析等幾個方面入手。

1.1 試劑和儀器選擇

試驗時所選擇的亞硝酸鹽的質量濃度為100 mg/L，硝酸鹽的標準質量濃度為1 000 mg/L。所選擇的離子色譜儀為MIC 型，為了提高測試精度，在該離子色譜儀上還配備了電導檢測器[2]。

1.2 色譜條件分析

色譜條件主要包括了色譜柱和柱溫、淋洗液及再生液。色譜條件的設定核心是要保證色譜分析的精確性。根據測定對象，最終色譜柱確定為METROSEP A SUPP 5-250；柱溫設置為25 ℃；淋洗液采用了濃度為3.1 mmol/L 的碳酸鈉和濃度為0.9 mmol/L 的碳酸氫鈉混合液，在使用前先利用0.1 μm 的過濾膜進行過濾，去除混合液中的大顆粒雜質；再生液選擇了濃度為49 mmol/L 的硫酸，使用時將其加入到電導檢測器中，作為反應過程中的抑制器再生液。

1.3 反應溶液配置

反應溶液主要包括了標準溶液和樣品溶液兩種。標準溶液包括了硝酸鹽溶液和亞硝酸鹽溶液兩種，硝酸鹽溶液制備時，利用蒸餾水將標準質量濃度溶液分別稀釋為0.01、0.05、0.2、0.5、1.0 mg/L 的反應溶液；將亞硝酸鹽溶液分別稀釋為0.05、0.2、0.5、1.0、2.0 mg/L的反應溶液。樣品溶液主要選擇的是飲用水，在使用前對該飲用水采用0.1 μm 的過濾膜[3]進行過濾，避免里面存在大顆粒雜質。

1.4 專屬性實驗分析

分別取對照樣品溶液，在1.2 所論述的色譜條件下分別進樣100 μL 并記錄此情況下的溶液色譜圖[4]，結果如圖1 所示。

圖1 溶液標準圖譜

由實際測試結果可知，硝酸鹽和亞硝酸鹽的保留時間分別為15.29、11.01 min，相鄰的色譜峰值分離度分別為12 和9，其理論的塔板數量不小于8 990，拖尾因子均小于1.05，相對標準偏差小于0.09%。

1.5 標準曲線分析

將各個濃度的對照樣品溶液各取100 μL 并逐次加入到離子色譜儀中，記錄測試過程中不同濃度樣品的峰面積。將樣品濃度作為橫坐標，將樣品的峰面積[5]作為縱坐標，繪制其標準曲線。對硝酸鹽和亞硝酸鹽的線性回歸方程進行分析。

結果表明，硝酸鹽在質量濃度為0.02～1.0 mg/L的范圍內，溶液濃度和峰面積有較強的線性關系；亞硝酸鹽在質量濃度為0.05～2.0 mg/L 的范圍內，溶液濃度和峰面積有較強的線性關系[6]；因此可以用于對硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的測定。

1.6 定量限和檢測限分析

在上述色譜條件下，取質量濃度為0.05 mg/L 的亞硝酸鹽溶液及質量濃度為0.01 mg/L 的硝酸鹽溶液，分別加入100 g 蒸餾水進行稀釋，然后分別取100 μL 加入到離子色譜儀中。將離子色譜儀的信噪比設定為9∶1，獲取此時硝酸鹽和亞硝酸鹽的定量限均為0.002 mg/L；將離子色譜儀的信噪比設置為2∶1，獲取此時硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測限均為0.001 mg/L；和廖楠[7]所提出的硝酸鹽、亞硝酸鹽檢出限相比（亞硝酸鹽檢出限為0.008 mg/L，硝酸鹽的檢出限為0.006 mg/L），離子色譜測定方案的檢出精度和靈敏度顯著提升。

1.7 精密度實驗

利用離子色譜儀對硝酸鹽和亞硝酸鹽含量情況進行測定，共進行10 次測量，測量相對標準偏差均小于0.5%，表明該測試方案具有較高的測試精確性。

根據1.3 所論述的反應溶液配置方案，取100 μL飲用水加入到離子色譜儀中，再分別安排2 個不同的操作人員先后進行含量測定。第一個檢驗員測試結果中沒有檢出亞硝酸鹽，而硝酸鹽的平均質量濃度為1.04 mg/L，RSD 為0.5%；第二個檢驗員測試結果中同樣沒有檢出亞硝酸鹽，而硝酸鹽的平均質量濃度為1.045 mg/L，RSD 為0.51%。表明了該測試方案在不同的測試情況下能夠保證較高的一致性，受外界環境和操作人員影響較小。

1.8 重復性實驗分析

根據2.3 所論述的反應溶液配置方案，平行配置7 份樣品溶液，然后分別取100 μL 加入到離子色譜儀中，每個樣本均為檢出亞硝酸鹽，而且測定的硝酸鹽的平均質量濃度為1.04 mg/L，RSD 為0.51%。通過重復性測量，表明了該測量方案具有較高的一致性。

1.9 回收率實驗分析

根據實驗色譜條件分析，取飲用水對其成分進行回收率測試，結果如表1 所示。

表1 飲用水成分回收率試驗匯總表

實際測試結果表明，該測定方案的平均回收率在96.03%～97.87%，具有極好的測量準確度。

2 實際應用分析

根據所制定的離子色譜法測試方案，取100 μL礦泉水，將其加入到離子色譜儀中對其含量進行測定。結果表明，礦泉水內的亞硝酸鹽含量為0，硝酸鹽的質量濃度為3.87 mg/L，其實際硝酸鹽的質量濃度約為3.9 mg/L，測定值和實際值之間的偏差約為0.76%，滿足測試精確性需求。當采用傳統的電化學法測試時，測定的硝酸鹽質量濃度約為3.64 mg/L，測試偏差量約為6.7%。由此可知，采用新的測定方案后，其測試精度比電化學法有了顯著的提升。

采用離子色譜儀測試的整個測試時間約為10 min，而采用傳統電化學法測試的時間約為33 min，因此采用新的測試方案后，測試效率比優化前降低了69.7%，表現出了極高的測試精度和測試效率。目前該測試方案已經在各類飲用水的硝酸鹽、亞硝酸鹽測試中得到了廣泛的應用，取得了極好的應用效果。

3 結論

針對現有電化學測試法測量水中硝酸鹽、亞硝酸鹽效率低、精確性差的不足，提出了采用離子色譜儀進行測試的方案。根據實際應用表明：

1）色譜條件主要包括了色譜柱和柱溫、淋洗液及再生液，其設定的核心是要保證色譜分析的精確性；

2）離子色譜法測試時間比傳統電化學法降低了69.7%，測試偏差可由電化學法的6.7%降低到0.76%，具有極高的測試效率和測試精確性。