海水中低濃度亞硝酸鹽和硝酸鹽測定方法研究

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)分光光度測定法相比，這些測定法靈敏度更高，檢測限更低，能夠?qū)Ｋ?dāng)中的低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽實施檢測。化學(xué)發(fā)光法與液芯波導(dǎo)分光光度法各自的自動化水平較高，并且在測定的時候?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多個參數(shù)進(jìn)行隨時的現(xiàn)場測定，所以這一方法成了現(xiàn)時期海水內(nèi)低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽檢測中常用的一種方法，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;測定方法;研究

海水中無機(jī)氮其實就是氮元素循環(huán)時的一種形態(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。因為低含量氮離子海區(qū)食物鏈對整個海洋體系的生態(tài)平衡具有較大的影響作用，所以對海水中營養(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)是海洋體系初級生產(chǎn)力阻礙因素，對硝酸鹽進(jìn)行遷移是氧循環(huán)中的必不可少的一項內(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)，然而該如何對硝酸鹽和低濃度亞硝酸鹽濃度實施精準(zhǔn)的測定是研究中較難的一項課題。

1.分光光度法

分光光度法由于本身設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)有效及操作簡單而在海水無機(jī)氮離子濃度的測定方法中占較關(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以往分光光度實施優(yōu)化[1]。

1.1富集式分光光度法

WADA曾提出利用預(yù)富集測定納摩爾級亞硝酸鹽濃度的測定方法。具體測定步驟是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施富集，之后使用醋酸溶液實施洗脫操作，最后，對洗脫下的偶氮化合物實施分光光度法測定。

這種方法的靈敏性非常高，測定限度能夠達(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于測定結(jié)果并不會產(chǎn)生任何明顯的影響，然而在進(jìn)行測定的時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，因為波導(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，這時這種液芯波導(dǎo)管就會變成一根液芯波導(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，會從波導(dǎo)管另外一端輸出。利用波導(dǎo)管傳輸，這時入射光穿過海水有光程會超過波導(dǎo)管幾何長度，所以，把少量待測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強(qiáng)度與檢測極限。在對海水進(jìn)行測定的時候，將液芯波導(dǎo)技術(shù)引到海水中低濃度亞硝酸鹽測定當(dāng)中，同時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，并同時在另一端對其吸光值進(jìn)行檢測;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施測定的。SEAS檢測儀還能夠與CTD或者是別的水下設(shè)備相組合，對相應(yīng)區(qū)域?qū)嵤y定。在測定過程中，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，并且還可對樣品實施連續(xù)測定，所以具備較強(qiáng)的優(yōu)勢性。

2.高效液相色譜法

高效液相色譜法在對海水中的低濃度亞硝酸鹽進(jìn)行測定的具體步驟是，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定。在此當(dāng)中波動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)流動相比例為40%，此時流速是2ml/min，使用的色譜柱為C18反相色譜柱;所用檢測儀器是可變并且多波長的紫外線可風(fēng)吸收檢測器，檢測所用波長是307nm，測樣速率是8個/h。

高效液相色譜法有一個最大的優(yōu)勢就是檢測限比較低，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，從而檢測限能夠到達(dá)0.1nmol/L。

3.熒光法

用來測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)物會生成熒光或是增強(qiáng)熒光信號強(qiáng)度，但是反應(yīng)過程中熒光信號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、對乙酰氨基酚、5焦硫酸、吲哚、熒光素等等。因為熒光法較易因金屬離子及有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，所以現(xiàn)時期可以用在海水低濃度亞硝酸鹽與硝酸鹽測定的非常少。

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，這時樣品當(dāng)中的亞硝酸鹽與硝酸鹽便會轉(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，這時樣品內(nèi)的亞硝酸鹽就會轉(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，同時與臭氧形成反應(yīng)，由此變成激發(fā)式亞硝酸鹽，這時再將激發(fā)式亞硝酸鹽再轉(zhuǎn)化成基態(tài)的時候便會放出光子。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呈現(xiàn)出正比。所以利用檢測所放出的光子量就可以測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，其對生態(tài)環(huán)境和本地漁業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生較嚴(yán)重的損害。赤潮出現(xiàn)的海區(qū)，其營養(yǎng)鹽含量會不斷下降，硝酸鹽與亞硝酸鹽含量同樣會比傳統(tǒng)性的分光光度法檢測限低很多。準(zhǔn)確的對赤潮海區(qū)的低濃度硝酸鹽與亞硝酸鹽實施測定，對于赤潮海區(qū)體系整體食物鏈與赤潮發(fā)生及發(fā)展情況會有一個更好的掌握，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?，古堂秀，徐賢義.用氣相色譜法測定海水中硝酸鹽和亞硝酸鹽[J].海洋與湖沼，1981，12（1）：49-52.