水中硝酸盐氮的测定

水中硝酸盐氮的测定

（酚二磺酸光度法）

水中硝酸盐是在有氧环境下，各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，亦是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。亚硝酸盐可经氧化而生成硝酸盐，硝酸盐在无氧环境中，亦可受微生物的作用而还原为亚硝酸盐。

水中硝酸盐氮（NO3-–N）含量相差悬殊，从数十微克/升至数十毫克/升，清洁的地面水中含量较低，受污染的水体，以及一些深层地下水中含量较高。

制革废水、酸洗废水、某些生化处理设施的出水和农田排水可含大量的硝酸盐。 摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。文献报道水中硝酸盐氮含量达数十毫克/升时，可致婴儿中毒。

水中硝酸盐的测定方法颇多，常用的有酚二磺酸光度法（检测限0.02~2 mg/L）、气相分子吸收光谱法（检测限0.005~10 mg/L）、紫外分光光度法（检测限0.08~4 mg/L）、镉柱还原法、离子色谱法、戴氏合金还原法和电极法等。

酚二磺酸法测量范围较宽，显色稳定。镉柱还原法适用于测定水中低含量的硝酸盐。戴氏合金还原法对严重污染并带深色的水样最为适用。离子色谱法需有专用仪器，但可同时和其他阴离子联合测定。紫外法和电极法常作为筛选法。

水样采集后应及时进行测定。必要时，应加硫酸使pH＜2，保存在4℃以下，在24 h内测定。

本实验在测定水样的基础上，要求学生测定自来水中硝酸盐氮的含量，对实测值和自来水中硝酸盐氮的浓度限值以及《地表水环境质量标准》中的硝酸盐氮浓度限值进行比较，从侧面了解饮用水源水、地表水的水质质量要求。

实验要求学生学会使用Excel、Oringe等绘图软件绘制不同比色皿光程长的标准曲线，同时检验标准曲线的相关系数；在完成实验的同时对各类绘图软件的使用方法有较深入了解。

一、概述

1. 方法原理：硝酸盐在无水情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，在碱性溶液中生成黄色化合物，进行定量测定。

2. 干扰：水中含氯化物、亚硝酸盐、铵盐、有机物和碳酸盐时，可产生干扰。含此类物质时，应作适当的前处理。

3. 方法的适用范围：本法运用于测定饮用水、地下水和清洁地面水中的硝酸盐氮。最低检出浓度为0.02 mg/L；测定上限为2.0 mg/L。

二、仪器

（1）分光光应计。

（2）瓷蒸发皿：75~100 ml。 三、试剂

实验用水应为无硝酸盐水。

（1）酚二磺酸：称取25 g苯酚（C6H5OH）置于500 ml锥形瓶中，加150 ml浓硫酸使之溶解，再加75 ml发烟硫酸[含13 %三氧化硫（SO3）]，充分混合。瓶口插一小漏斗，小心置瓶于沸水浴中加热2 h，得淡棕色稠液，贮于棕色瓶中，密塞保存。

注：1. 当苯酚色泽变深时，应进行蒸馏精制。

2. 无发烟硫酸时，亦可用浓硫酸代替，但应增加在沸水浴中加热时间至6 h。制得

的试剂尤应注意防止吸收空气中的水气，以免随着硫酸浓度降低影响硝基化反应的进行，使

测定结果渐次偏低。

（2）氨水。

（3）硝酸盐标准贮备波：称取0.7218 g经105~110℃干燥2 h的硝酸钾（KNO3）溶于水，移入1000 ml容量瓶中，稀释至标线，混匀。加2 ml三氯甲烷作保存剂，至少可稳定6个月。每毫升该标准贮备液含0.100 mg硝酸盐氮。

（4）硝酸盐标准使用液：吸取50.0 ml硝酸盐标准贮备液，置蒸发皿内，加0.1 mol/L氢氢化钠溶液使调至pH为8，在水浴上蒸发至干。加2 ml酚二磺酸，用玻璃棒研磨蒸发皿内壁，使残渣与试剂充分接触，放置片刻，重复研磨一次，放置10 min，加入少量水，移人50 ml容量瓶中，稀释至标线，混匀。贮于棕色瓶中，此溶液至少稳定6个月。每毫升该标准使用液含0.010 mg硝酸盐氮。

注：本标准溶液应同时制备两份，用以检查硝化完全与否。如发现浓度存在差异时，应重新吸取标准贮备液进行制备。

（5）硫酸银溶液：称取4.397 g硫酸银（Ag2SO4）溶于水，移至1000 ml容量瓶中，用水稀释至标线。1.00 ml此溶液可去除1.00 mg氯离子（Cl-）。

（6）氢氧化铝悬浮液：溶解125 g硫酸铝钾[KAl(SO4)2·12H2O]或硫酸铝铵[NH4Al(SO4)·12H2O]于1000 ml水中，加热至60℃，在不断搅拌下，徐徐加入55 ml氨水，放置约1 h后，移入1000 ml量筒内，用水反复洗涤沉淀，最后至洗涤液中不含亚硝酸盐为止。澄清后，把上清液尽量全部倾出，只留稠的悬浮物，最后加入300 ml水，使用前应振荡均匀。

（7）高锰酸钾溶液：称取3.16 g高锰酸钾溶于水，稀释至I L。 四、步骤

1. 校准曲线的绘制

于一组50 ml比色管中，按表4所示用分度吸管加入硝酸盐氮标准使用液，加水至约40 ml，加3 ml氨水使成碱性，稀释至标线，混匀。在波长410 nm处按表1选比色皿，以水为参比，测量吸光度。

由测得的吸光度值减去零管的吸光度值，分别绘制不同比色皿光程长的吸光度对硝酸盐氮含量（mg）的校准曲线。

2. 水样的测定

标准系列中所用标准使用液体积及数据统计表

（1）干扰的消除：水样混浊和带色时，可取100 ml水样于具塞量筒中，加入2 ml氢氧化铝悬浮浓，密塞振摇，静置数分钟后，过滤，弃去20 ml初滤液。

（2）氯离子的去除：取100 ml水样移入具塞量筒中，根据已测定的氯离子含量加入相当量的硫酸银溶液，充分混合。在暗处放置0.5 h使氯化银沉淀凝聚，然后用慢速滤纸过滤，弃去20 ml初滤液。

注：a. 如不能获得澄清滤液，可将已加硫酸银溶液后的试样，在近80℃的水浴中加热，并用力振摇，使沉淀充分凝聚，冷却后再进行过滤。

b. 如同时需去除带色物质，则可在加入硫酸银溶液并混匀后，再加入2 ml氢氧化

铝悬浮液，充分振摇，放置片刻待沉淀后，过滤。

（3）亚硝酸盐的干扰：当亚硝酸盐氮含量超过0.2 mg/L时，可取100 ml水样，加1 ml 0.5 mo1/L硫酸，混匀后，滴加高锰酸钾溶液至淡红色保持15 min不褪为止，使亚硝酸盐氧化为硝酸盐，最后从硝酸盐氮测定结果中减去亚硝酸盐氮量。

（4）测定：取50.0 ml经预处理的水样于蒸发皿中，用pH试纸检查，必要时用0.5 mo1/L硫酸或0.1 mo1/L氢氧化钠溶液调节至微碱性（pH为8），置水浴上蒸发至干。加1.0 ml酚二磺酸，用玻璃棒研磨，使试剂与蒸发皿内残渣充分接触，放置片刻，再研磨一次，放置10 min，加入约10 ml纯水。

在搅拌下加入3~4 ml氨水，使溶液呈现最深的颜色。如有沉淀，则过滤。将溶液移入50 ml比色管中，稀释至标线，混匀。于波长410 nm处，选用10 mm或30 mm比色皿，以纯水为参比，测量吸光度。

注：如吸光度值超出校准曲线范围，可将显色溶液用纯水进行信量稀释，然后再测量吸光度，计算时乘以稀释倍数。

3.取50.0 ml经预处理的自来水，按相同步骤，进行全程序测定。 4. 空白试验

以纯水代替水样，按相同步骤，进行全程序空白测定。

五、计算

硝酸盐氮（N，mg/L）＝

m

1000 V

式中，m——从标准曲线上查得的硝酸盐氮量（mg）；

V——分取水样体积（mL）。 经去除氯离子的水样，按下式计算：

硝酸盐氮（N，mg/L）＝

mVV100012 VV1

式中，V1——水样体积量（ml）；

V2——硫酸银溶液加入量（ml）。

六、思考题

1. 硝酸盐氮的测定中，哪些步骤较易产生误差？并分析原因。 2. 干扰物质的去除方法是什么？及其机理是怎样的？