一种海水硝酸盐浓度测试方法技术

本发明专利技术提供一种海水硝酸盐浓度测试方法，包括工作曲线绘制流程和测试流程，可以带入标准工作曲线计算总的硝酸盐含量，扣除海水中原有的亚硝酸盐的浓度值，即为海水中的硝酸盐浓度值。本发明专利技术的有益效果是测试流程简便快捷，且方法稳定、重现性好，工作曲线表现出良好的线性关系，测量结果准确度高，有效缩短测试周期，减小能耗，另一方面可减少试剂用量，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种海水硝酸盐浓度测试方法
本专利技术涉及海水水质检测领域，尤其涉及一种海水硝酸盐浓度测试方法。
技术介绍
营养盐作为海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分，也是海洋初级生产力和食物链的基础。而营养盐在海水中的含量、分布又明显地受海洋生物活动的影响，因此海水营养盐一直是化学海洋学的重要研究内容，营养盐分析技术也就成为海洋生物地球化学研究的基础之一。氮作为海洋生物生命活动最基础的营养物质之一，是浮游植物进行初级生产必不可少的营养元素，海洋中的初级生产力很大程度上受限于浮游植物同化时可获得的氮源。近年来，环境和资源问题的日益突出，促使人们加快加深了对海洋生态系统的研究和对海洋资源的开发和利用。海洋中氮主要来源于地表径流输入、大气沉降和火山活动，近岸海域、地表径流输入占总输入70％以上，而开阔海域中氮主要来自其与近岸海域的海水交换。江河口海水和近岸海域受到人为输入的影响较大，氮含量普遍较高，有些区域甚至出现氮过量现象，导致海域富营养化，诱发诸如赤潮等海洋危害。开阔海域相对受人为影响较小，基本上还保持其原始状态，某些区域由于氮贫乏，甚至成为海洋浮游植物生长的限制因子，使某些生物种群的生物量减少，对海洋初级生产力产生影响。海水中溶解无机氮主要以硝酸盐(NO3—)、亚硝酸盐(NO2—)和氨盐(NH4+)(即三氮)的形式存在。作为海洋浮游植物生长所必需的营养盐，溶解无机氮在海洋生物地球化学循环中起着重要作用。在真光层中，NO3—被浮游植物吸收后，底层水体及沉积物中的溶解有机氮会通过硝化作用被细菌氧化成NO3—重新进入真光层。硝酸盐(NO3—)作为无机氮的最终氧化产物，一般海水中NO3—含量较高，占溶解态氮的65％以上。海水硝酸盐测试国标方法，依据《海洋监测规范第4部分：海水分析》(GB17378.4-2007)海水硝酸的测定方法为锌-镉还原法，其方法原理：用镀镉的锌片将水样中的硝酸盐定量还原为亚硝酸盐，水样中的总亚硝酸盐再用重氮-偶氮法测定，然后对原有的亚硝酸盐进行校正，计算硝酸盐含量。锌-镉还原法适用于大洋和近岸海水、河口水中硝酸盐氮的测定，测定范围为0.05μmol/L～16.0μmol/L。锌-镉还原法操作过程复杂，并且测试中产生的含重金属的废液需要回收处理，容易造成二次污染，不利于海洋环境保护。因此国内外学者开展了大量关于海水硝酸盐的测试方法的研究，以期开发更加方便快捷、清洁环保的海水硝酸盐测试方法。测定水体中硝酸盐的方法主要有荧光法，高效液相色谱法，化学发光法，液芯波导分光光度法，紫外吸收光谱法等。荧光法：用荧光检测法测定水体中硝酸盐的灵敏度高。测试时，硝酸盐作为反应物与反应试剂作用，它们的作用生成物会产生荧光或增强荧光信号的强度。通过反应前后的荧光信号强度变化关系换算得到硝酸盐浓度，并且荧光信号的强度变化与水样中硝酸盐浓度成正比。然而，荧光法容易受到水样中金属离子和有机物质的干扰，导致测试数据的准确度低，检测限略高，用于海水中低浓度硝酸盐的检测并不多。高效液相色谱法：高效液相色谱法可以检测海水中低浓度的硝酸盐和亚硝酸盐。使海水中的亚硝酸盐与配置的衍生化试剂发生衍生化反应，可以生成一种稳定的叠氮化合物，然后用色谱法在波长307nm处进行测定该化合物。测定硝酸盐时，可先将其还原为亚硝酸盐，再进行检测。该方法优点是检测限低，并能抑制空气中氮氧化物和无机氮形态转化对水样造成的污染，能有效减少其他离子和有机物的干扰。但是当水样中含有磷酸根和硫酸根离子时，衍生化反应会相当慢，影响测试速度。化学发光法：主要包括鲁米诺化学发光法与臭氧化学发光法。鲁米诺化学发光法是向海水样品中加入碱后用紫外线照射，或者加入酸后再加入过氧化氢溶液，水中的硝酸盐就会转化为过氧亚硝酸根离子，然后与鲁米诺发光剂反应产生化学发光，其中光强度变化与硝酸盐的浓度成正比。该方法的缺点是容易受到水体中其他干扰离子的影响，例如，水体中很多金属离子会和过氧化氢发生反应，氧化性离子还会催化鲁米诺发光剂，干扰离子太多，在测试前还要去除大部分的金属离子，用该方法检测海水硝酸盐误差大，精确度低。臭氧化学发光法：该方法是将水体中硝酸盐经还原剂还原为一氧化氮，并吹入载气使气态一氧化氮在化学发光仪中与臭氧反应生成二氧化氮，通过光电倍增管检测二氧化氮发出的光信号来测定硝酸盐浓度，可以测量海水中较低浓度硝酸盐该方法的优点是没有水样中悬浮颗粒物和有色物质的干扰影响，灵敏度高，但水样中硝酸盐需要转化成一氧化氮，不能直接进行测试。液芯波导分光光度法：用该方法测定海水硝酸盐浓度，要先用铜镉柱还原法将硝酸盐还原为亚硝酸盐，再加入显色剂预处理后，泵入波导管里。该方法是用直径为微米量级、长度至数米的波导管充当样品池，该波导管的材料性质稳定，不与水发生反应，并且折射率要小于水样折射率，所以波长为540nm的光射入波导管后能在水样与波导管的界面上发生全反射，并经多次反射不断透过水样一直沿波导管向前传输，在其输出端测量吸光度值。因此，只需少量的待测水样就可获得很长的有效光程，能够显著提高输出的光信号强度。该方法的优点是能避免环境变化和采样时造成的误差，并可以进行连续测试。但是显色反应易受温度变化影响，影响测试结果准确性，要减小温度影响，必须延长显色时间，测试较慢，波导管光路太长也造成测试间的空白大，影响到测定结果。紫外吸收光谱法：由于水体中的硝酸盐不仅对紫外光有吸收，且在特定浓度范围内符合朗伯－比尔定律，所以，可以通过偏最小二乘法建立硝酸盐浓度与吸光度的线性关系模型，得到预测硝酸盐浓度。用紫外吸收光谱法检测海水中硝酸盐的最大优点是简单快速，测试过程中物质不能发生络合反应，无复杂的水样处理步骤，能够直接测试水样得到硝酸盐浓度。该法的优点是能够实时测量，测量过程需要化学试剂参与，无二次污染，可用于长期的预警监测，但是测试精度低，检出限高，受水体浊度影响大。海水硝酸盐的测试遵循两种思路：一种是直接测量法，另一种是间接测量法。直接测量法即直接测量海水中的硝酸盐含量，包括荧光法和紫外吸收光谱法，测试精度低，检出限高。间接测量法先对海水样品进行处理，将海水中的硝酸盐转化为亚硝酸盐或一氧化氮，通过测试亚硝酸盐或者一氧化氮的含量间接测试水体中的硝酸盐含量。由于格里斯反应作为测试亚硝酸盐的首选方法，测试流程简便快捷，且方法稳定、重现性好，所以间接测量法测试硝酸盐时优先考虑将海水中的硝酸盐转化为亚硝酸盐。影响间接测量法测试硝酸盐准确度的关键是硝酸盐被还原为亚硝酸盐的效率。可以通过专用的硝酸盐还原剂将硝酸盐还原为亚硝酸盐，或者使用具有还原性的金属，镉就是最为常用的一种。为了减少样品体积需求和增加样品的还原效率，已经有很多镉还原法的改进方法的研究，但是镉还原法仍存在以下不足：耗时长、需要镉柱持续保持活性、并且镉毒性高，样品和危险废物需要处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种海水硝酸盐浓度测试方法，一种海水硝酸盐浓度测试方法，包括工作曲线绘制流程和测试流程，所述工作曲线绘制流程依次包括以下步骤：在六个比色管中，分别移入硝酸盐-氮浓度依次为0、0.05、0.15、0.25、0.35、0.50mg/L的系列标准溶液；加入定量显色剂1后混匀放置预定时间；加入定量显色剂2后混匀放置预定时间；加入定量的还原剂，盖紧玻璃塞，轻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海水硝酸盐浓度测试方法，包括工作曲线绘制流程和测试流程，其特征在于，所述工作曲线绘制流程依次包括以下步骤：在六个比色管中，分别移入硝酸盐‑氮浓度依次为0、0.05、0.15、0.25、0.35、0.50mg/L的系列标准溶液；加入定量显色剂1后混匀放置预定时间；加入定量显色剂2后混匀放置预定时间；加入定量的还原剂，盖紧玻璃塞，轻轻摇匀，在控温水槽中60℃水浴预定时间，冷却至室温；用2.0cm比色池，以人工海水作参比，测试543nm波长处的吸光值、空白吸光值Ab；以扣除空白吸光度值Ab后的吸光值An为纵坐标，硝酸盐‑氮的浓度为横坐标绘制标准工作曲线；所述测试流程包括：取定量海水样品，加入定量显色剂后混匀的步骤，静置显色预定时间的步骤，加入定量还原剂、混匀后水浴的步骤，冷却步骤，用2cm比色池，在543nm波长处测试其吸光度值的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种海水硝酸盐浓度测试方法，包括工作曲线绘制流程和测试流程，其特征在于，所述工作曲线绘制流程依次包括以下步骤：在六个比色管中，分别移入硝酸盐-氮浓度依次为0、0.05、0.15、0.25、0.35、0.50mg/L的系列标准溶液；加入定量显色剂1后混匀放置预定时间；加入定量显色剂2后混匀放置预定时间；加入定量的还原剂，盖紧玻璃塞，轻轻摇匀，在控温水槽中60℃水浴预定时间，冷却至室温；用2.0cm比色池，以人工海水作参比，测试543nm波长处的吸光值、空白吸光值Ab；以扣除空白吸光度值Ab后的吸光值An为纵坐标，硝酸盐-氮的浓度为横坐标绘制标准工作曲线；所述测试流程包括：取定量海水样品，加入定量显色剂后混匀的步骤，静置显色预定时间的步骤，加入定量还原剂、混匀后水浴的步骤，冷却步骤，用2cm比色池，在543nm波长处测试其吸光度值的步骤。2.根据权利要求1所述的海水硝酸盐浓度测试方法，其特征在于，所述工作曲线绘制流程的所述比色管为25.0ml，所述加入定量显色剂1为0.5ml的浓度为10g/L的对氨基苯磺酰胺溶液，所述加入定量显色剂1后混匀放置预定时间为5min，所述加入定量显色剂2为0.5ml的浓度为1.0g/L的对盐酸萘乙二胺溶液，所述加入定量显色剂2后混匀放置预定时间为15min，所述加入定量的还...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷俊昭，刘吉堂，王丕波，李在通，谢雷仕，
申请(专利权)人：青岛卓建海洋装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37