水体中硝酸盐含量检测.docVIP

本 科 生 毕 业 论 文 水体中硝酸盐含量的检测研究蔡友锋院 系： 环境与生命科学系 专 业： 环境工程 班 级： 072 学 号： 710302216 指导教师： 胡文英 职称（或学位）： 讲师 二零一一年五月原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学生签名： 年 月 日 指导声明本人指导的 同学的毕业论文（设计）题目大小、难度适当，且符合该同学所学专业的培养目标的要求。本人在指导过程中，通过网上文献搜索及文献比对等方式，对其毕业论文（设计）内容进行了检查，未发现抄袭现象，特此声明。指导教师签名： 年 月 日目 录1 试验部分21.1主要仪器和试剂21.2试验方法22结果与讨论32.1方法还原率与曲线回归32.2盐度对水体中硝酸盐还原率影响32.3反应条件对水体中硝酸盐还原率的影响42.4锌卷用量对水体中硝酸盐还原率影响52.5海水中硝酸盐标准曲线53水样中硝酸盐含量的测定64结论6致谢7参考文献7附录8蔡友锋 水体中硝酸盐含量的检测研究水体中硝酸盐含量的检测研究蔡友锋（环境与生命科学系 指导教师：胡文英）摘要：水体中硝酸盐通过锌-镉还原剂还原为亚硝酸盐，利用分光光度法采用磺胺和盐酸萘乙二胺重氮偶氮（B.R）法对亚硝酸盐测定。试验同时研究多种测定硝酸盐含量的还原剂，通过一系列试验验证选择最佳还原剂，并确定该还原剂最佳反应条件。关键词：还原剂；硝酸盐；亚硝酸盐；紫外分光Abstract: Nitrate in water is reduced nitrite by zinc-cadmium reductant, which by used spectrophotometry, trimethoprim-sulfamethoxazole and hydrochloric acid naphthalene ethylenediamine diazotization azo (B.R) method to determine content of nitrate. At the same time the test researched various determine content of nitrate reductant, through a series of tests to choose the best reductant, and determine the best reaction conditions of the reductant. Key words: reductant; Nitrate; Nitrite; Ultraviolet spectrophotometry硝酸盐广泛存在于自然界中，其主要来源是固氮菌固氮形成，或在闪电高温下空气中的氧气与氮气直接反应化合成氮氧化物，溶在雨水形成硝酸，再与地面的矿物反应生成硝酸盐1。固体硝酸盐加热时能分解放出氧，其中比较活泼的金属的硝酸盐仅仅放出一部分氧而形成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，则是分解为金属的氧化物、二氧化氮和氧2,3。并且硝酸盐在高温时是强氧化剂，水溶液几乎没有氧化作用。人为带进大自然的硝酸盐主要来自于各种化肥工业的排放和各种化肥的施用，海水中硝酸盐部分来源是由汇入河流中溶解的工业化肥硝酸盐。硝酸盐对人体的影响在于硝酸盐在胃和肠道中可还原为亚硝酸盐.摄取过量的硝酸盐可导致人体活动迟钝，工作能力减退，头晕，昏迷；一次用量过大甚至可以导致死亡。这种盐能够抑制细胞的呼吸作用，使血液中乳酸，胆固醇，白血球的数量增多，蛋白质的数量减少；在同血红蛋白相互作用下，亚硝酸盐形成化合物红铁血红蛋白，这种化合物能堵塞氧气输送,使人觉得呼吸困难，最后导致死亡4,5。所以，水体中硝酸盐的检测具有十分重要的意义。本文采用紫外分光光度法测定水体中硝酸盐的含量，水体中硝酸盐还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐采用磺胺和盐酸萘乙二胺重氮偶氮（B.R）法测定。B.R检测法的基本原理是在一定的酸度条件下，亚硝酸盐和磺胺发生反应生成重氮，反应5min以后加入盐酸萘乙二胺与重氮化合物偶联生成红色偶氮化合物，静置显色15min后测定。再应用紫外分光法测定亚硝酸盐含量测定来确定硝酸盐的含量。丰富了用紫外分光光度法对硝酸盐的测定方法，着重讨论各种反应条件对硝酸盐还原率的影响，选择效果最佳的还原条件作为该反应体系中的最终条件。1 试验部分1.1主要仪器和试剂1.1.1仪器 （1）电子天平（SHIMADZU） （2）往返式电动振荡器，频率150250次/min（常州国华电器） （3）紫外分光光度计（TU-1810）（北京普析通用仪器有限公司） （4）1.0 ml可调定量加液器（日本岛津公司）1.1.2试剂（1）a人工海水（盐度35.0）：称取31.0 gNaCl和10.0 gMgSO4用适量去离子水溶解后，转移至1000 ml并用去离子水定容至标线，转移至聚乙烯瓶中。 b人工海水（盐度40.0）：称取35.4 g NaCl和11.4 gMgSO4用适量去离子水溶解后，转移至1000 ml并用去离子水定容至标线，转移至聚乙烯瓶中。（2）氯化镉（CdCl2）溶液（=20.0 g/L）。（3）对氨基苯磺酰胺溶液：称取5.0 g磺胺用350 ml（1:6）HCl溶解并定容至500 ml，转移至棕色瓶。（4）二盐酸-1-萘乙二胺溶液：0.5 g萘乙二胺用少量蒸馏水溶解并定容至500 ml，转移至棕色瓶，低温保存（如果溶液显棕色应重新配制）6（5）锌片：将锌片（纯度99.99%。厚度0.1 mm），裁成3.0 cm5.0 cm小块，卷成内径约为1.5 cm的锌卷。（6）a硝酸盐标准储备液：称取1.011 g硝酸盐（110 烘1 h）用少量蒸馏水溶解后，转移1000 ml量瓶中，稀释至标线，加1.0 ml三氯甲烷，混匀7,8。b硝酸盐标准使用溶液：吸取1.00 ml硝酸盐标准储备液，于100 ml量瓶中，稀释至标线，摇匀。试验用试剂均为分析纯，试验用水为去离子水。1.2试验方法量取25.0 ml水样于30 ml广口瓶中，同时量取一份人工海水（盐度35.0），分别向两个瓶中放入1个锌卷，加入0.5 ml氯化镉溶液，迅速放到振荡器上，震荡12 min，震荡后迅速取出瓶中的锌卷。分别加入0.5 ml对氨基苯磺酰胺溶液，混匀静置5 min后再加入0.5 ml二盐酸-1-萘乙二胺溶液，混匀静置15 min。待颜色稳定后，在分光光度计上，用2.0 cm测定池，对照人工海水调零，于543.0 nm波长处测定其吸光值。2结果与讨论2.1方法还原率与曲线回归用操作步骤1.2分别还原0.0 g、0.5 g、1.0 g、2.0 g、3.0 g、4. 0 g、5.0 g硝酸盐，以吸光度和硝酸盐含量进行线性回归，得到相关系数=0.9995，水体中硝酸盐标准曲线的斜率为0.198（图1.a）。在同样条件下省略还原步骤，用亚硝酸盐标准溶液制作标准曲线，得到相关系数=0.9993，曲线斜率为0.256（图1.b）。图1.a 硝酸盐标准曲线图1.b亚硝酸盐标准曲线通过（图1.a和图1.b）两条标准曲线的斜率比值，得到在本方法中水体中硝酸盐还原为亚硝酸的还原率为77.3%，该方法是可行的。2.2盐度对水体中硝酸盐还原率影响试验通过稀释人工海水（盐度35.0）得到不同盐度的人工海水水样品，其他反应条件不变，测定样品硝酸盐的还原率如下图(图2)。图2 盐度对硝酸盐还原率的影响 由图2分析可得，盐度在5-35之间，硝酸盐还原率基本保持不变，相对偏差为2.4%。本文中，当采集江河入海口的样品时，样品盐度就范围0-35之间，取10 ml样品，加入盐度为40的人工海水10 ml定容到25 ml，可以确保反应中溶液盐度在16-30之间，因而保证试验中硝酸盐还原率不变。2.3反应条件对水体中硝酸盐还原率的影响试验表明，水体中硝酸盐的还原反应中反应条件对试验结果影响比较大，其中反应时间对试验中还原率的影响，水体中硝酸盐的还原率在反应到12 min达到最大值，随后出现下降。图3 反应时间硝酸盐还原率的影响由图3可以得到反应震荡时间取12 min时，水体中硝酸盐还原为亚硝酸盐的的还远率为最佳。所以本法中反应震荡时间选择12 min。2.4锌卷用量对水体中硝酸盐还原率影响 试验表明，锌卷的面积和形状影响水体中硝酸盐的还原率。通过本法改变锌片面积，其他反应条件不变，不同锌片面积条件下水体中硝酸盐还原率的变化如下图（图4）。图4 锌片面积对硝酸盐还原率的影响试验结果中可以看出，采用一个锌卷（3.0 m5.0 cm）条件下水体中硝酸盐的还原率大于70%，所以本文其他试验均采用一个锌卷（3.0 cm5.0 cm）。同时，试验使用锌片表面必须光洁明亮，使用前用95%酒精擦拭干净。2.5海水中硝酸盐标准曲线a在6个25.0 ml比色管中，分别移入硝酸盐标准使用液0 ml、0.50 ml、1.00 ml、1.50 ml、2.50 ml、4.00 ml，用盐度为35.0的人工海水稀释至标线。分别倒入洁净干燥的6个30 ml具塞广口瓶中。b、向每个瓶子中放入一个锌卷，加入0.5 ml氯化镉溶液，迅速放在振荡器上，震荡12 min。震荡后迅速将瓶中锌卷取出。c加入0.5 ml对氨基苯磺酰胺溶液，混匀，放置5 min再加入0.5 ml二盐酸-1-萘乙二胺溶液，混匀，放置15 min。颜色可稳定4 h。d颜色稳定后，在分光光度计上，用2.0 cm测定池，对照人工海水调零，于543波长处，测定其吸光值A，记录于标准曲线数据记录表并绘出标准曲线。图5 海水中硝酸盐标准曲线通过图5可以看出，本法测定水体中硝酸盐，当水体中硝酸盐含量在0-0.25 mg/L时，遵守比尔定理。其方程为y=0.23298x+（-0.00039），相关系数=0.9995。3水样中硝酸盐含量的测定量取25.0 ml水样于30 ml广口瓶中（每个采样点水样取三份），之后实验操作与试验方法一致，然后测定吸光值。同时每个水样做一份标准加入回收实验，测硝酸盐的回收量，算出回收率。实验结果如下：表1 水样的检测结果样品测定值（mg/L）平均值（mg/L）加标量（mg）回收量（mg）回收率RSD(%)兴化湾0.183,0.182,0.1840.1830.10.093932.76平海0.167,0.172,0.1650.1680.10.096964.23南日岛0.230,0.236,0.2330.2330.10.095953.38通过水样中硝酸盐测定结果，南日岛海水中硝酸盐含量明显偏高，主要是因为南日岛鲍鱼养殖基地，饲养环境造成使得海水中硝酸盐含量上升，但是均符合国家和国际标准，相对偏差小于4.23，回收率为93%-96%。4结论本论文紫外分光光度法测定水体中硝酸盐含量，主要从提高硝酸盐还原率靠率着手，研究实验中还原反应体系的主要影响，考虑海水盐度、锌片面积和震荡时间的最佳条件，从实验得到的数据中找出最佳条件，应用到实验并分析实验数据，得出在最佳条件下，实验所得数据更可靠。本法不仅可以测定海水中硝酸盐的含量，还可以应用到淡水硝酸盐的测量中，品取10 ml淡水样品，加入盐度为40的人工海水10 ml定容到25 ml，可以确保反应中溶液盐度在16-30之间，因而保证试验中硝酸盐还原率不变，让本法应用范围更加广泛。致谢论文完成之际，我要特别感谢胡文英老师，在她的悉心指导下，我顺利的完成这次毕业论文设计和实验，再次真诚地感谢胡文英老师。参考文献1柯国华，汪苹，杨志好氧反硝化脱氮气态中间产物的研究分析J环境科学与技术，2006，29(7)：45-54.2张正奇分析化学(第二版)M北京：科学出版社，2006：237-239.3李纯，岑况，范彬脱除地下水中硝酸盐氮的研究进展J环境科学与技术，2003，26：9197.4金园.食品营养与卫生学