镉柱还原法测定海水总氮方法的优化及改进

目录

1实验材料和方法

• 1.1实验使用仪器及试剂

• 1.0 mol/L氢氧化钠溶液：称取20 g氢氧化钠（NaOH）

• 10 g/L 磺胺溶液

• 1.2实验方法

• 2海水中总氮测定方法的优化

• 2.1锌镉还原和镉柱还原的还原率比较研究

• 2.2缓冲液pH值的确定

• 2.3样品间的弃去液问题研究

• 2.4优化后方法的准确度及精密度

3结论

正文

摘要：本文对海水总氮测定方法进行了优化和改进，进行了锌镉还原和 镉柱还原的还原率比较研究，确定了缓冲液的pH值，进行了镉柱还原样品间 弃去液问题的研究。本方法采用过硫酸钾氧化，镉柱还原后加入磺胺溶液， 再加入盐酸奈乙二胺溶液混匀，于543 nm波长下测定。方法绘制的标准曲线 线性为y=0.738 6 x-0.016 6，相关系数r2＞0.99。空白加标测定回收率 93.28%～104.93%，相对标准偏差3.87%。方法的精密度和准确度均较好，解 决了原方法中标准曲线线性不稳定、还原率较低、测量结果误差较大的问题

关键字：镉柱还原法；总氮；优化

总氮(Total Nitrogen)是指水体中各种形态氮的总量，包括水中的无机 铵盐、溶解态氨、亚硝酸盐、硝酸盐及其他含氮的有机化合物，以每升水体 中的氮含量来计算，是用来评价水质及富营养化程度的重要指标之一。海水 总氮含量增加可以使海水呈现富营养化状态，微生物及浮游生物大量生长和 繁殖，大量消耗水中的溶解氧，从而导致其他鱼、虾等水生生物死亡，破坏 海洋生态环境，因此总氮的监测显得尤为重要。

目前，海水中总氮分析的常用方法是GB/T 12763.4-2007碱性过硫酸钾氧 化法[1]，其原理是海水样品在110～120 ℃的温度下和碱性环境中经过过硫

酸钾氧化，其中的有机氮会被转化为硝酸盐氮。水中的亚硝酸盐氮、铵态氮 也会定量地被氧化为硝酸盐氮。硝酸盐氮经锌卷和氯化镉的还原被还原为亚 硝酸盐氮，之后与磺胺发生反应，反应产物再与盐酸萘乙二胺作用，生成深 红色偶氮染料，于543 nm波长处进行分光光度测定。该方法操作方便，使用 仪器设备少，所需试剂用量较少[2]。但此方法本身易受到环境等诸多因素 的影响，因此对实验条件、试剂等有着较高要求，经常出现绘制标准曲线线 性差、测定结果不稳定的情况，给实际样品测量造成困难[3-5]

本研究的目的旨在通过实验摸索和研究，对检测方法进行优化，改进实 验中还原步骤所用的还原剂，提高实验精度和稳定性，解决原方法中标准曲 线线性不稳定、还原率较低，测量结果误差较大的问题。

1实验材料和方法

1.1实验使用仪器及试剂

立式灭菌器（山东新华医疗器械股份有限公司生产）；UV-2550紫外-可 见光分光光度计（日本岛津公司生产）；Milli-Q Advantage A10超纯水系 统(美国Millipore公司生产)；锌卷用乙醇将所购锌片擦拭干净后剪成3

cm×5 cm的大小并卷成柱状；镉还原柱（国家海洋环境监测中心购买）柱长 13 cm、柱径12 mm。

1.0 mol/L氢氧化钠溶液：称取20 g氢氧化钠（NaOH）于1 000 mL的烧杯

中，加入500 mL水后煮沸5 min，冷却后移至500 mL容量瓶中，定容至刻线 后贮于聚乙烯瓶中。

碱性过硫酸钾溶液：称取5 g过硫酸钾（K2S2O8）溶解于50 mL 1.0 mol/L氢氧化钠溶液中，用纯水稀释至100 mL。

氯化铵缓冲液：称取13.0 g氯化铵（NH4Cl）溶解在水中，定容至1 000 mL，用氨水（NH3·H2O）调节pH值至8.5（使用pH计测定），配置后密封保 存。

硝酸钾标准溶液：准确称取1.011 g经110 ℃干燥1 h以上的硝酸钾溶于 水中，定容至100 mL，配成100 mmol/L的标准储备液，使用时稀释至1 mmol/L的标准使用液。

总氮标准溶液：c= 500 mg/L；总氮标准使用液：c=5.0 mg/L。移取总氮 标准溶液1 mL于100 mL容量瓶中，用水定容至标线。

10 g/L 磺胺溶液；1.0 g/L 盐酸萘乙二胺溶液；实验用水为Milli-Q超 纯水，所用试剂均为分析纯。

1.2实验方法

根据GB/T 12763.4-2007的步骤，将水样中加入过硫酸钾溶液后置入高压 蒸汽消煮器中加热消煮，待压力升至1.1 kPa（温度120 ℃）时，控制压力

1.1 kPa～1.4 kPa（温度120～124 ℃）并保持30 min。然后，放置使之自 然冷却，待压力降至“0”后方可打开锅盖，取出样品，将经过消煮的水样采 取锌镉还原法和镉柱还原法还原后，先加入磺胺溶液，再加入盐酸奈乙二胺 溶液混匀，于543 nm波长下，用1 cm测定池测定其吸光度。

2海水中总氮测定方法的优化

2.1锌镉还原和镉柱还原的还原率比较研究

配置不同盐度下（盐度分别为0‰、10‰、20‰、30‰、40‰）的含10.0 μmol/L硝酸盐的人工海水与含10.0 μmol/L亚硝酸盐的人工海水（盐度为 35‰）。取50 mL含硝酸盐的人工海水加入50 mL氯化铵缓冲溶液混匀后，倒 入镉柱进行还原，接取经过还原的流出液。取25 mL含硝酸盐的人工海水加 入0.5 mL氯化镉溶液后加入一个锌卷，迅速放入振荡器振荡10 min，取出锌 卷待测。将通过镉柱还原法与锌镉还原法还原的溶液先加入0.5 mL磺胺溶 液，再加入0.5 mL盐酸奈乙二胺溶液并测定其吸光度。含亚硝酸盐的人工海 水使用相同步骤不经过还原直接加入磺胺溶液，再加入盐酸奈乙二胺溶液测 定其吸光度，相对应浓度的硝酸盐溶液的吸光度与亚硝酸盐溶液的吸光度的 比值即为还原率。

经过图1、图2的对比分析我们可以发现，锌镉还原法的还原率在低盐度 海水和高盐度海水的测定中有很大的区别，盐度为0‰时的平均还原率不到 20%，因此实际实验中若需测定低盐度海水时，需要向溶液中加入氯化钠增