贺舒文

摘 要 本文拟建立流动注射在线分析法测定水源水中亚硝酸盐氮含量的方法。实验样品中的亚硝酸盐通过N-(1-萘基)-乙二胺盐酸盐与磺胺发生重氮反应，生成可溶于水的紫红色化合物，在波长520 nm处检测，发现水源水中的亚硝酸盐氮含量与吸光度成正比。水源水中亚硝酸盐氮在0.000～10.0 mg/L范围内线性关系良好，相关系数大于0.999，检出限为0.005 mg/L，测定下限为0.010 mg/L，加标回收率为90.0%～103%，相对标准偏差为1.21%～7.61%。结果表明，该方法操作方便，具有较好的重复性和准确度，能够满足水源水检测的相关要求。

关键词 流动注射；水源水；亚硝酸盐氮

Determination of Nitrite Nitrogen in Source Water by Online Flow Injection Analysis

H E Shu -W en ¹

Abstract This paper intends to establish a method for the determination of nitrite nitrogen content in source water using flow injection on-line analysis.In the experiment, nitrite in the sample underwent diazo reaction with sulfamide through N-(1-naphthyl)-ethylenediamine hydrochloride to produce a purple-red compound soluble in water. The detection at a wavelength of 520 nm revealed that the nitrite nitrogen content in the source water was proportional to absorbance. The linear relationship of nitrite nitrogen in source water was good within the range of 0.000-10.0 mg/L, with the correlation coefficient greater than 0.999. The detection limit was 0.005 mg/L, and the determination limit was 0.010 mg/L, with a standard recovery rate of 90.0%-103% and a relative standard deviation of 1.21%-7.61%. The method is easy to operate, exhibits good repeatability and accuracy, and meets relevant requirements for source water detection.

Keywords flow injection; source water; nitrite nitrogen

亚硝酸盐广泛存在于环境中，是水体中活性较强的物质^[1]。由于亚硝酸盐是强氧化剂， 人体若摄入过多会使血红蛋白无法达到携带和释放氧的作用，导致机体缺氧引发青紫发绀等症状。同时，亚硝酸盐在胃酸等环境下能产生强致癌物亚硝胺^[2]。此外，人体中过量的亚硝酸盐会引起高铁血红蛋白症，当血液中高铁血红素的含量达到70%时，即可导致窒息而死^[3]。因此，监测水源水中的亚硝酸盐氮含量具有重要意义。

亚硝酸盐氮是以氮计的亚硝酸盐含量，是一种水体中常见的化学污染物，也是评价水质优劣的重要指标之一。目前亚硝酸盐氮的检测方法主要有分光光度法、离子色谱法、荧光光度法、催化光度法、电化学分析法、液相色谱-串联质谱法^[2]、离子选择电极法、气相分子吸收光谱法、高效液相色谱法^[4]、毛细管电泳法^[5]、离子选择电极法、气相分子吸收光谱法和流动注射法等。其中，分光光度法操作步骤繁琐，对批量样品的快速测定有一定局限性；离子选择电极法仪器设备简单，且能进行连续快速测定，但灵敏度较低；气相分子吸收光谱法测定条件高；其他方法实验成本较高，在进行大批量样品测试时费时费力，并且对环境造成一定的污染。近年来，流动注射在线分析技术被广泛地应用于水质分析中。

流动注射^[6-8]在线分析法最早是由丹麦J.Ruzicka和E.H.Hansen提出的一种易于实现实时、在线分析的新型自动分析技术^[9-10]，可以减少人为操作带来的实验误差和环境污染，并且实现了实验室检测的自动化，提高了工作效率。

本研究采用流动注射在线分析法测定水源水中的亚硝酸盐氮，具有简便快速、自动化程度高、试剂消耗少、精密度和准确度好等优点，还能够满足大批量水源水样品检测的需求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

亚硝酸盐氮标准溶液（100 mg/L，中国计量科学研究院）；氯化铵、磺胺、盐酸萘乙二胺、磷酸、氢氧化钠、乙二胺四乙酸二钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；实验用水为GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》中规定的一级水。

1.2 仪器与设备

QC8500型流动注射分析仪（美国哈希公司）；KQ-700DV型超声波水浴清洗器（频率范围为0～100 KHz，上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 标准工作溶液的配制

采用逐级稀释的方式将亚硝酸盐氮标准溶液配制成浓度分别为0.000 mg/L、0.005 mg/L、0.010 mg/L、0.200 mg/L、1.000 mg/L、5.000 mg/L和10.000 mg/L）的标准工作溶液。

1.3.2 仪器工作条件

检测光程：10 mm；检测波长：520 nm；进样体积：30 μL；蠕动泵泵速：35 r/min；超声除气时间：30 min；超声频率：50 kHz。

1.3.3 检测流程图

水源水中亚硝酸盐氮分析模块流程如图1所示。

A: 蠕动泵; B: 注入阀; C: 反应圈; D: 反应圈; E: 反应圈; F: 检测池 (10 mm, 520 nm)

图1 流动注射在线分析法测定水源水中亚硝酸盐氮参考工作流程图

Fig.1 Flow injection on-line analysis method for the determination of nitrite nitrogen in source water- reference working flow chart

1.3.4 样品处理

样品检测前需用0.45 μm的水性滤膜过滤。酸化样品分析前应选用浓度较大的氢氧化钠溶液或硫酸溶液将pH值调至中性。

1.3.5 校准曲线的绘制

分别移取适量的亚硝酸盐氮标准工作溶液（亚硝酸盐氮浓度分别为0.000 mg/L、0.010 mg/L、0.500 mg/L、1.000 mg/L、5.000 mg/L和10.000 mg/L），由自动进样器依次从低浓度到高浓度取样、测定。以响应值（峰面积）为纵坐标，对应的亚硝酸盐氮浓度（以氮计，mg/L）为横坐标，绘制校准曲线。

1.3.6 水样的测定

按照与测定亚硝酸盐氮标准工作溶液相同的条件进行水样的测定。

1.3.7 结果计算

水源水中亚硝酸盐氮的含量（以氮计，mg/L）按照公式（1）计算。

(1)

式（1）中：为水源水中亚硝酸盐氮的浓度，mg/L；为测定信号值（峰面积）；为回归方程的截距；为回归方程的斜率；为稀释倍数。

2 结果与分析

2.1 金属离子干扰的排除

当样品中金属离子的浓度过高时，在碱性条件下会生成氢氧化物沉淀，导致样品测量出现重复性差，若加入适量的乙二胺四乙酸二钠（每升样品溶液中约加入0.05 g）可有效防止金属离子的干扰^[11]。

2.2 气泡排除方式的选择

试剂溶液在配制过程中通常有气泡存在，会导致基线不平稳，并出现杂峰。试验分别比较了超声和通入氦气除气泡两种方式，发现超声除气泡的方式（超声频率40 kHz时，超声脱气30 min）更易于操作，效果更好，基线更平稳，且没有杂峰，有利于提高工作效率。

2.3 显色剂的优化

方法以响应值（峰面积）为指标，考察了当水源水中亚硝酸盐氮含量约为0.050 mg/L，磷酸溶液浓度为10%，显色剂以不同浓度（磺胺溶液浓度分别为30 g/L、40 g/L和50 g/L，盐酸萘乙二胺溶液浓度分别为A: 0 g/L、B: 1 g/L和C: 2 g/L）混合时对响应值的影响，试验结果如图2所示。

由图2可知，当磺胺、盐酸萘乙二胺溶液的浓度分别为40 g/L、1 g/L和50 g/L、1 g/L时，响应值更大。综合考虑试剂成本，本方法选择磺胺、盐酸萘乙二胺溶液的浓度分别为40 g/L、1 g/L时进行检测。

图2 不同浓度磺胺和盐酸萘乙二胺溶液混合时水源水中

亚硝酸盐氮的响应值

Fig.2 Response values of nitrite nitrogen in source water when different concentrations of sulfonamide and naphthalene ethylenediamine hydrochloride solutions are mixed

2.4 线性关系及检测范围

方法根据GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》中对亚硝酸盐氮的限量要求水平，同时考虑到比尔定律有一定的限制性，当浓度高时，吸光粒子间平均距离减小，每个粒子都会影响其邻近粒子的电荷分布，这种相互作用使它们的摩尔吸光系数发生改变，因而导致偏离该定律^[12]。通过对标准曲线各浓度点的检测绘制标准曲线，在0.000～10.00 mg/L范围内线性关系大于0.999。

2.5 检出限、测定下限和测定上限

2.5.1 检出限

在同一条件下对水源水样品中的亚硝酸盐氮进行11次测定，并计算11次测定数据的标准偏差S。按检出限（MDL）＝S×t_{（n-1,0.99）}计算亚硝酸盐氮的方法检出限，计算数据见表1。由表1可知，水源水中的亚硝酸盐氮的检出限为0.005 mg/L。

表1 水源水样品中亚硝酸盐氮的检出限计算数据

Table 1 Calculation data of the detection limit of nitrite nitrogen in source water

2.5.2 测定下限和测定上限

本方法的测定下限和测定上限采用添加法进行实际测定得到，能够满足GB 5749—2022 《生活饮用水卫生标准》的限量要求，也符合GB/T 5750.3—2023《生活饮用水标准检验方法 第3部分：水质分析质量控制》的相关要求。测定下限、测定上限和回收率范围见表2。

表2 本方法测定上限、测定下限和回收率范围

Table 2 Determination of the upper limit,lower limit and recovery range by this method

2.6 精密度与准确度

采用高、中、低3种不同含量添加水平，按全程序每个样品平行测定6次，分别计算平均值、相对标准偏差和回收率，试验结果见表3。

表3 精密度和准确度试验结果

Table 3 Precision and accuracy test results

注: “—”表示样品本底测定值不计算回收率.

3 结论

本方法对试剂配制中气泡的排除和显色剂配比进行了优化，利用流动注射在线分析法对水源水中亚硝酸盐氮进行测定。该方法线性范围良好、重复性好、准确度高，检出限、测定下限和测定上限均能满足相关标准要求。结果表明，该方法操作简便，自动化程度高，运行成本低，定量结果准确，分析周期短，能够满足水源水中亚硝酸盐氮的日常检测需要和监测分析要求。

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基金项目：大连市科技创新基金（2019J13SN122）

第一作者：贺舒文（1986—），男，汉族，山西忻州人，硕士，工程师，主要从事水质分析工作，E-mail: DLHGHSW5210@163.com

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