环境水体中硝酸盐与亚硝酸盐测定方法的研究

环境水体中硝酸盐与亚硝酸盐检测方法的研究

摘要：硝酸盐和亚硝酸盐与人类的生产生活及个体健康息息相关。近年来，各种先进的检测技术应用到它们的检测中。本文综述了各种不同的检测方法，指出了各检测方法的优缺点及应用前景，对监控和检测环境水体中的硝酸盐和亚硝酸盐具有参考意义。

关键词：硝酸盐；亚硝酸盐；检测方法

Abstract:Nitrate and nitrite are closely related to human’s activity and health.This review summarizes the determination methods of nitrate and nitrite.Advantages and disadvantages are pointed out of each method and application foregrounds are discussed as well.It is of important reference significance for monitoring and detecting nitrate and nitrite in environmental water.

Key words:nitrate;nitrite;determination methods

硝酸盐作为环境污染物广泛地存在于自然界中，尤其是地表水和地下水中以及动植物体内。环境中化肥施用、污水灌溉、垃圾粪便、工业含氮废弃物、燃料燃烧排放的含氮废气等在自然条件下，经降水淋溶分解后形成硝酸盐，流入河、湖并渗入地下，从而造成地表水和地下水的硝酸盐污染。人体摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而呈现毒性[1]。

亚硝酸盐是一种强烈的血液毒素，它大量地进入人体后，能将血红蛋白中的二价铁氧化成三价铁，使血液失去携氧功能，导致人体缺氧窒息，引起呼吸困难，循环衰竭，中枢神经系统损害；亚硝酸盐还有另一种危险的潜在毒性，它在胃内可与胺类物质化合成亚硝胺，亚硝胺是一种强致癌物质[2]。因此，国家对亚硝酸盐的使用进行了严格的控制，并在有关饮用水中将亚硝酸盐列为污染物进行了限量控制。

为了更好的测量以上两种物质，研究者们提出了一些有效的方法，下面将对这几种方法进行一下简要的介绍。

1光谱法

用于测定硝酸盐和亚硝酸盐的光谱法主要有吸光光度法，紫外分光光度法和

化学发光法。

1.1分光光度法

吸光光度法目前广泛采用的是盐酸萘乙二胺分光光度法和酚二磺酸分光光度法。

盐酸萘乙二胺分光光度法是在一定条件下，将水样通过镉还原柱(铜-镉、汞-镉或海绵状镉)，使硝酸盐还原为亚硝酸盐，然后在进行测定。镉柱法虽然结果准确，但是操作复杂，时间长，不适宜大量样品的检测。近年来，随着流动分析法的广泛应用，使镉柱还原与流动分析法结合测定水样中的硝酸盐成为现实，该操作简便快捷，极大地提高了工作效，降低了分析人员的劳动强度，尤其适合大批量样品分析[3]。赵萍等[4]采用在线镉柱还原-流动注射分析法同时测定水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。其中硝酸盐氮的方法线性范围为20.0~2000.0μg/L，相关系数r≥0.999，检出限为1.1μg/L，相对标准偏差为0.97%，样品测定频率为22样/小时，实际水样的加标回收率为94%~106%。品测定频率为27样/h，实际水样的加标回收率91%~109%。此方法简单快捷，对于实际水样的定结果令人满意。

1.2紫外分光光度法

紫外分光光度法多用于硝酸盐氮含量高、有机物含量低的地表水测定。夏海波[5]采用粉状活性碳代替树脂吸附处理污水水样，改进分光光度法测定硝酸盐氮的前处理方法，不仅省时省力，简便快速，且方法切实可行，完全能满足环境监测分析质量要求。郭志明等[6]采用双波长紫外分光光度法进行测定。利用硝酸盐在220nm波长处的吸收，在275nm处不吸收，以220nm为主波长测定硝酸盐，275nm为基线波长，除去溶解的其他有机物的干扰。方法简单，能够适应生活饮用水的检测。

1.3化学发光法

1.3.1鲁米诺化学发光法：

Mikuska et al[7]年曾提出用鲁米诺化学发光法测定水体中低浓度NO2-。原理是：在酸性条件（H2SO4）下，NO2-与过氧化氢溶液发生反应，生成过氧化亚硝酸盐，此物质与碱性鲁米诺发光剂反应产生化学发光，光信号的强弱与NO2-的

浓度成正比。对于NO3-的测定方法，Mikuska et al[8]给出了详细的介绍：即在碱性条件下，通过紫外光解，首先将NO3-还原为NO2-，然后再按照NO2-的测定方法进行。运用此方法可以测定淡水体系中低浓度的NO3-和NO2-。这种方法易受水体中部分离子的干扰，因此所测结果有一定误差。

1.3.2臭氧化学发光法

臭氧化学发光法原理是：NO与臭氧反应，生成激发态的NO2*，激发态的NO2*再回到基态时会放出光子，当臭氧过量时，所放出光子的数量与NO的浓度呈正比（公式如下）[9]：

臭氧化学发光法是先将水体中的NO3-和NO2-用不同的还原剂选择性的还原成NO，后NO与臭氧反应，产生化学发光，通过检测放出的光子数便可测定出NO3-和NO2-的浓度[10]。

NO3-+4H++3e=NO+2H2O E0=+0.96V

NO2-+2H++e=NO+H2O E0=+1.00V

2色谱法

色谱法用于硝酸盐和亚硝酸盐的检测已有较长的历史，目前用于硝酸盐检测使用的色谱法主要有高效液相色谱法和离子色谱法。

2.1高效液相色谱法

Robert(1995)[11]介绍了一种用高效液相的方法测定海水中硝酸盐和亚硝酸盐的方法，它的原理是：天然水体中的亚硝酸盐与2，4-二硝基苯肼(2，4-DNPH)通过衍生化反应生成一种叠氮化合物，后通过高效液相色谱法进行测量。这种分析方法反应迅速，空白干扰小，检测限为0.1nmol/L，所测定的浓度范围为0.5-1000nmol/L，相关系数r=0.999(n=7)，用周围天然水体的浓度测定其精密度为4%RSD。因NO2-与2，4-二硝基苯肼的衍生化反应速度很快，室温下只需5min即可反应完全，因此在现场采集样品时可通过迅速加入2，4-二硝基苯肼溶剂的方法将样品加以固定，使其形成稳定的叠氮化合物，此化合物可在低温下稳定储存4个星期。同时，样品经过上述方法固定后可以防止样品中NO2-发生形态转化，降低空气中氮氧化物对样品的污染。

此方法的流动相由两种溶剂组成：一种是体积比为10%的乙腈水溶液，占流动相的60%。另一种是体积比为100%的乙腈溶液，占流动相的40%，流速为2mL/min。色谱柱是C18反相键合相色谱柱，检测器是可变多波长紫外-可见吸收检测器。选择波长307nm，测样速率约为8个/h。

2.2离子色谱法

离子色谱法具有前处理简单，灵敏度高，精确度高，能克服色泽干扰，以及较好的选择性，因而被广泛的应用。

袁友明等[12]建立了以容量高、亲水性强的IonPac AS19型阴离子交换柱作为分析柱，以KOH为淋洗液，直接进样分析农田灌溉水中NO2－离子的离子色谱新方法。该方法具有灵敏度高、操作简单等优点，可应用于实际农田灌溉水中NO2-离子的分析测定。

刘肖等[13]借助美国戴安公司全新开发的IonPac AS23离子色谱交换柱，开发了一种无需除氯抑制型电导法检测超高Cl-浓度基体下痕量亚硝酸盐和其它常见阴离子的方法。该方法采用手工配制碳酸盐缓冲溶液作为淋洗液，等度洗脱，对稀释后Cl-量超过1000mg/L而NO2-量低于50μg/L的污水样品可以进行准确分离，且同时对包括F-在内的其它多种常见无机或有机阴离子进行了准确定量。3电化学法

目前用于测定硝酸盐的电化学方法主要有离子选择电极法、极谱法和毛细管电泳法等。

离子性选择电极法是20世纪60年代以来快速发展起来的一种分析手法，它可以通过简单的电位测量，直接测定溶液中的某一种离子活度，由于测定所用的设备简单，而且能进行连续快速的测定，所以这项技术被广泛应用于化工、农业、地质、医药等部门的样品分析。

毛细管电泳（简称CE），是一种有效的检测手段。1995年首先被应用于医学，随后很快扩展应用到多种领域。主要优点是能同时检测多种离子，与HPLC 相比检测样品也更微量化，低缓冲，仪器进样自动化，设备维护简单，成本较低。姜廷福等[14]以溴离子(Br-)为内标，建立了毛细管离子电泳同时测定腌菜中的硝酸根和亚硝酸根的方法。结果表明:以含1mol/L NaCl的40mmol/LH3PO4-NaOH 缓冲液(pH3.5)为背景电解质，4min内Br-、NO3和NO2-得到基线分离。NO3-、

NO2-检出限分别为0.1g/L和0.3g/L，峰面积相对标准偏差分别为4.6%和5.8%。

姚巍等[15]采用流动注射与毛细管电泳联用(FI-CE)接口进行自动连续采样，对检测波长、电渗流改性剂浓度、载流中四硼酸钠浓度、载流pH值、载流流速及采样环体积等条件进行优化，并对环境水样中常见阴离子的干扰进行研究，建立了同时测定水中硝酸根和亚硝酸根的方法。

4快速检测法

以上方法虽然有诸多优点，但检测过程均需要专业仪器、人员，对现场检测有相当的局限性。随着食品和水质安全间题的日趋严峻，如何方便、快捷、准确的检测出水中的亚硝酸盐，对于人们选择水源具有重要的意义。

4.1便携快速检测仪

廖嘉睿等提出了一种智能化仪器设计的新方法.通过微控制器控制下的徽型电子天平和反射式光电传感器的有机结合，构成集成一体化的智能便携式测量系统。可方便快捷地测算出样液中硝酸盐含量，提供了一种体积小、使用方便的便携式硝酸盐快速测量系统.房彦军等利用检侧试纸条和光电检侧仪联用的方法，实现了对亚硝酸盐的现场快速定量检测。该方法通过检测试纸与亚硝酸盐显色反应的原理，将显色的试纸条在光电检测仪的感应窗里测定。李健等为满足现场检测快速、灵敏、准确、便捷的需要，保证在检测同时，采用无毒试剂，确保检测试剂对环境无污染和对操作者没有健康危害，研制开发出检测样品中亚硝酸盐的试剂盒。

4.2快速检测试纸

试纸法作为一种快速的现场检测方法，其特点是操作简单、携带方便、价格便宜、检测快捷，并具有一定的选择性、准确性和灵敏度。对指导生产及市场流通质量控制，保障水质安全具有一定的实际意义，同时也具有广泛的应用价值和市场开发前景。杨伟群[17]利用试纸一酶法还原硝酸盐，再利用已研制的亚硝酸盐检测试纸对亚硝酸盐进行检测，更进一步缩短了检测时间。

5展望

综上所述，在选择测定硝酸盐和亚硝酸盐的各种方法时，特别是环境水体中亚硝酸盐的检测应结合实际应用，建立灵敏、快速、简便的检测技术。以上所介

绍的各种检测方法虽然各有一些优点，但也有其局限性。要想建立一个完善的测定亚硝酸盐的方法体系，还应从反应机理、反应条件、干扰离子的消除等多方面着手研究，快速检测技术将有更广阔的发展空间。

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