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1、海水和海洋沉积物中总N的测定王正方 扈传昱 吕海燕(国家海洋局第二海洋研究所,杭州,310012)摘 要 系统介绍海水和海洋沉积物中总氮的测定方法。作者选用过硫酸钾为氧化剂将有关形式的氮转化成硝酸盐,将其还原成亚硝酸盐,连同原有的亚硝酸盐一起测定,获得海水和海洋沉积物中总氮。该方法操作简单安全,精密度为4.7 % ,回收率为95 %104 % ,适于船上操作。关键词 海水;海洋沉积物;总氮;分析方法中图法分类号 P734海水中最重要的无机氮有氨氮,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。除无机氮外还有多种溶解的和 颗粒态的有机氮化物。通过对氮化物含量的测定可以了解水域被污染状况2,肥源情况以及有机物的分解趋势。
2、以前的研究均以无机氮的测定见多1 ,3 ,4,而对于海水和海洋沉积物中总 氮测定的研究却不是十分系统。本文详细介绍了海水和沉积物中总氮的测定方法,此法操作 简单安全,精密度高,适于船上操作。已作为第二次全国海洋污染基线调查的推荐方法。1 材料与方法1. 1仪器(1)反应瓶:50mL有聚丙烯或聚四氟乙烯螺旋盖的玻璃瓶(2)普通厨用压力锅(3) 50mL容量瓶若干(4)振荡器1. 2试剂及配制(1)无氨蒸馏水或纯水。(2) NaCl溶液:31gNaCl(优级纯)溶于1000mL无氨蒸馏水中。 (3) 0. 12mol/L NaOH溶液:4. 8g分析纯NaOH溶于1L无氨蒸馏水中,煮沸10min后
3、冷却稀释至原体积。 (4) K2S2O8氧化剂:称取10g重结晶的K2S2O8溶于1L0. 12mol/L的NaOH溶液中,保存于具塞棕色试剂瓶中。置于冰箱可至少稳定7d。K2S2O8的提纯:在7080 的温度下溶解20gK2S2O8于100mL重蒸馏水中,将溶液冷却至接近零摄氏度,过滤。由于K2S2O8在零度时的溶解度仅为1. 75g/ 100mL ,因此试剂的损失很增刊 1999年10月青 岛 海 洋 大 学 学 报 JOURNAL OF OCEAN UNIVERSITYOF QING DAOSupplement Oct.1999 收稿日期:1999204208;修订日期:19992072
4、12王正方,男,1941年出生,研究员。少。将已重结晶的盐置于干燥器中干燥。 (5) K NO3标准储备液:称取1. 011gK NO3(在110 烘干1h置于干燥器中冷却后称)溶于无 氨蒸馏水,转入1L容量瓶稀释至标线,溶液含氮10. 0mol/ mL。(6) K NO3标准使用溶液:移取上述溶液10mL于100mL容量瓶中,稀释至标线。溶液含氮1. 0mol/ mL ,临用前配。(7)磺胺溶液:称取1. 0g磺胺(NH2SO2C6H4NH2)溶于100mL浓HCl和500mL无氨蒸馏水 中冷却后,稀释到1000mL ,储存于1000mL棕色瓶中。有效期两个月。 (8)盐酸萘乙二胺溶液:称取
5、0. 50g盐酸萘乙二胺(C10H7NHCH2CH2NH22HCl)溶于500mL 水中。储存于棕色瓶中。冰箱保存。有效期一个月。(9)锌卷:将锌片剪成56cm大小的方片后卷成卷。(10) CdCl2溶液:10g分析纯CdCl2溶于无氨蒸馏水中,稀释到50mL ,置于滴瓶中。 (11) 15HCl。(12)酚酞指示剂。1. 3分析步骤(1)海水样品测定 向反应瓶中加25mL水样(1cm比色池吸光值 0. 8则需稀释样品)后 加入10mL氧化剂,盖紧瓶盖,放入压力锅(采用普通厨用压力锅,可达到0. 10. 14Mpa的压 力。 温度可达到121 126。此压力和温度符合消化要求)煮沸30min。
6、冷却后打开压力锅, 等样品冷却后开启瓶盖,用15HCl中和。将样品稀释至60mL后加入锌卷和两滴CdCl2溶液, 于振荡器上振荡10min。取出锌卷,加1mL磺胺,混匀。加入1mL盐酸萘乙二胺,混匀,放置15min后用1cm比色皿于721分光光度仪543nm波长下测吸光值,同时测定空白吸光度值。(2)沉积物样品测定 准确称取适量样品(经过烘干研磨)置于反应瓶中。加入10mL氧化剂,盖紧瓶盖。于压力锅中压热30min后取出。冷却后打开盖子加水稀释至60mL。用15HCl中和后加入锌卷和2滴氯化镉溶液,于振荡器上振荡10min。取出锌卷,离心后分离出 上清液。向清液中加1mL磺胺。5min后加入1
7、mL盐酸萘乙二胺,显色。15min后用1cm比色 皿于543nm波长下测吸光值。同时测空白吸光值。2 实验2.1工作曲线 取K NO3标准使用溶液:0、0. 10、0. 25、0. 50、0. 75mL于50mL容量瓶中,加水 至标线,混匀。此时浓度分别为2. 0、5. 0、10、15mol/L。按实验方法操作,测定吸光度A(其中 未加氮标准使用溶液者为Ab)。以A2Ab为纵坐标,溶液中氮浓度为横坐标作图。表1 标准溶液浓度和吸光值Table 1 The standard solution concentration and absorption空白2.0mol/L5.0mol/L10mol/
8、L15mol/LA0.1700.2200.2950.4200.560Ai2Ab0.0000.0500.1250.2500.390261青 岛 海 洋 大 学 学 报 1 9 9 9年A = 0. 0259C - 2. 5310- 3r = 0. 99972. 2 精密度测定(1)配制有机氮标准储备液: EDTA二钠盐1. 862g溶于1L无氨蒸馏水中,放于玻璃瓶在冰箱中保存。含氮10. 0mol/ mL。(2)配制三种浓度的有机氮标准使用溶液:取0. 5、1.0、1. 5mL标准储备液于1000mL容量瓶,稀释定容。浓度分别为5. 0、10. 0、15. 0mol/L。(3)按上述步骤测吸光值
9、。(见表2)2. 3回收率测定图1 工作曲线Fig. 1 Working curve(1)本底为10mL10mol/L的有机氮标准溶液,分别加入浓度为10mol/L的K NO3标准溶液10mL、25mL、40mL后定容50mL。(2)按上述步骤测定吸光值。(见表3)表2 总氮的精密度Table 2 The precision of TN5mol/L10mol/L15mol/LA浓度CA浓度CA浓度C空白0.2600.2300.24010.3804.80.4709.60.62014.820.3604.20.4659.40.61514.730.3704.40.48010.00.63015.340.
10、3604.20.4709.60.62014.850.3704.40.4609.20.62515.260.3604.20.4508.80.64015.670.3754.60.4659.40.63015.380.3804.80.4659.40.62014.890.3905.30.4709.60.65016100.3605.20.4809.70.62515.2110.3804.80.4609.20.61514.7平均0.3714.540.4679.450.62615.1S+0.36+0.31+0.42Sr( %)7.73.32.8361增刊 王正方,等:海水和海洋沉积物中总N的测定表3 总氮的回收率
11、Table 3 The recovery of TN2mol/L有机N本底10mL 10mol/L有机N2mol/LNO3- N2mol/LNO3- N5mol/LNO3- N8mol/L2 +2mol/L2 +5mol/L2 +8mol/L空白0.2600.2600.2600.26010.3000.3600.4300.52020.3050.3500.4220.51530.3100.3520.4400.50040.3120.3430.4350.52050.3100.3600.4500.506Ai0.3070.3530.4350.512AI- A00.0460.1280.205回收浓度1.9mo
12、l/L1.9mol/L5.2mol/L8.2mol/L回收率95 %95 %104 %101 %上表中Ai为样本平均吸收值;A0为样本原有吸收值(背景值)。2. 4样品测定(1)样品:香港海水(未过滤的海水) (见表4)(2)长江口沉积物(见表5)表4 香港海水中总氮的分析结果Table 4 The analysis results of TN in seawater of Hongkong空白123AI0.2500.5600.6500.600Ai- A00.3100.4000.350Aa0.353浓度13.820 =276mol/L上表中Aa为平均吸收值。表5 长江口沉积物中总氮的分析结果T
13、able 5 Analysis results of TN in sediment of Changjiang Estuary空白0.0547g0.0498g0.0502g0.047gA0.1440.4900.4100.4100.420Aw- A00.3460.2660.2660.276浓度15.14mol/ g12.53mol/ g12.43mol/ g13.16mol/ g平均13.32mol/ g461青 岛 海 洋 大 学 学 报 1 9 9 9年3 结果与讨论3. 1样品的采集、 储存和过滤 可用具塞的玻璃瓶或聚乙烯瓶直接在采水器中采集样品,采 样后立即加盖。样品需要较长时间的储存,
14、可向每升样品中加5mL硫酸(分析纯)或者采用快速冷冻。颗粒态氮是总氮的一部分。因此应用未过滤水样作总氮的分析。如果只需测溶解态 的氮则采集水样一小时内使用经过洗涤的0. 45m滤膜进行过滤。沉积物样品冷冻保存。3. 2总氮的测定包括两个基本程序(1)有机氮转化成无机氮的方法比较 有机氮转化成无机氮的具体方法有凯氏消化法,此法将有机氮转化成硫酸氢铵,仅能测定样品中存在的氨和部分有机氮,它的结果主要反映介质中的有机成份,不包括亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等无机氮化物和有机肟、 叠氮化合物以及 氮杂环类等分子中的氮1。我们采用的过硫酸钾消化,在加热加压的情况下,可将大部分有机 氮转化成硝酸盐,同时也可将氨转
15、化成硝酸盐。此法不但所需仪器比前者简单安全,且适合海 上操作。(2)无机氮的测定 有机氮和氨转化成硝酸盐后,连同原有的硝酸盐一起还原成亚硝酸盐,再同原有亚硝酸盐一起测定,即测出总氮。在此我们选用锌 镉还原法,此法操作简 单,快速,适于大批量试样的测定。4 结语(1)本文研究了一种简易、 快速测定海水样品中总氮的方法。此方法选用过硫酸钾为氧化剂将海水样品中有关形式的氮转化成硝酸盐,连同原有的硝酸盐一起用锌 镉还原法还 原测定。此方法工艺流程、 仪器设备简单,适合野外作业。(2)本方法测定海洋沉积物中总氮具有简易、 快速、 样品量少、 精度高的优点。此方法选用过硫酸钾为氧化剂,进行加压加热处理,将
16、沉积物中有关形式的氮转化成硝酸盐,连同原有的硝酸盐一起用锌 镉还原法还原测定,此方法适合于海洋沉积物中总氮的测定。参考文献1 K laus Grasshoff. Methods of Seawater Analysis. 1976.1671732 Standard Methods for the Examination of Water and Wastwater. (19thEdition) Edited by ANDREWD.EATON LENORESCLESCERL ARNOLDE GREENBRG. 1995. 91923 韩舞鹰,等编著.海水化学要素调查手册.北京:海洋出版社,1986
