靛酚蓝光度法
方法提要
在弱碱性介质中,以亚硝酰铁氰化钠为催化剂,氨与苯酚和次氯酸盐反应生成靛酚蓝,在波长640nm处测量吸光度。
水样经0.45μm滤膜过滤后盛于聚乙烯瓶中。须从速分析,不能延迟3h以上。若样品采集后不能立即分析,则应快速冷冻至-20℃。样品溶化后立即分析。
试剂
硫酸。
柠檬酸钠溶液(480g/L)称取240g柠檬酸钠溶于500mL水中,加入20mLNaOH溶液,加入数粒防爆沸石,煮沸除氨直至溶液体积小于500mL。冷却后用水稀释至500mL。盛于聚乙烯瓶中。此溶液长期稳定。
氢氧化钠溶液c(NaOH)=0.50mol/L称取10.0gNaOH溶于1000mL水中,加热蒸发至500mL。盛于聚乙烯瓶中。
苯酚溶液称取38g苯酚(C6H5OH)和400mg亚硝酰铁氰化钠溶于少量水中,稀释至1000mL,混匀。盛于棕色试剂瓶中,冰箱内保存。此溶液可稳定数月。
硫代硫酸钠溶液c(Na2S2O3·5H2O)=0.10mol/L称取25.0g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于少量水中,稀释至1000mL。加1g碳酸钠(Na2CO3),混匀。转入棕色试剂瓶中保存。
淀粉溶液(5g/L)称取1g可溶性淀粉,加少量水搅成糊状,加入100mL沸水,搅匀,电炉上煮至透明。取下冷却后加1mL冰醋酸,用水稀释至200mL。盛于试剂瓶中。
次氯酸钠溶液(3.54mg/mL有效氯)市售品有效氯含量不少于5.2%。此溶液使用时必须标定:加50mLH2SO4溶液至100mL锥形瓶中,加入约0.5gKI,混匀。加1.00mLNaOCl溶液,以Na2S2O3溶液滴定至淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色消失。记下Na2S2O3溶液的体积。
次氯酸钠使用溶液(1.50mg/mL有效氯)用NaOH溶液稀释一定量的NaOCl溶液,使其100mL中含150mg有效氯。此溶液盛于聚乙烯瓶中置冰箱内保存,可稳定数周。
铵标准储备溶液ρ(N)=0.10mg/mL称取0.4716g硫酸铵[(NH4)2SO4,预先在110℃烘1h,置于干燥器中冷却]溶于少量水中,全量转入1000mL容量瓶中,加水至标线,混匀。加1mL三氯甲烷,振摇混合。贮存于棕色试剂瓶中,冰箱内保存。此溶液有效期半年。
铵标准溶液ρ(N)=10.0μg/mL移取10.0mL铵标准储备溶液置于100mL容量瓶中,加水至标线,混匀。临用时配制。
仪器
分光光度计。
校准曲线
取6个100mL容量瓶,分别加入0mL、0.30mL、0.60mL、0.90mL、1.20mL、1.50mL铵标准溶液,加纯水或无氨海水至标线,混匀。浓度系列为(N):0、0.030、0.060、0.090、0.12、0.15mg/L。
移取35.0mL上述各溶液,分别置于50mL具塞比色管中。各加入1.0mL柠檬酸钠溶液,混匀。各加入1.0mL苯酚溶液,混匀。各加入1.0mLNaOCl使用溶液,混匀。放置6h以上(淡水样放置3h以上)。
于640nm波长处,5cm比色皿,以水作参比溶剂,测量吸光度Ai,其中0浓度为A0。
以吸光度(Ai-A0)为纵坐标,氨-氮浓度(mg/L)为横坐标,绘制校准曲线。
分析步骤
移取35.0mL已过滤的水样,分别置于50mL具塞比色管中。
参照上述绘制校准曲线步骤测定水样的吸光度Aw。
同时取35.0mL无氨蒸馏水,分别置于50mL具塞比色管中,按水样步骤测定分析空白吸光度Ab。
按以下不同情况计算水样氨-氮的浓度:测定海水样时,若绘制校准曲线用盐度相近的无氨海水,可由Aw-Ab值查标准曲线直接得出氨氮浓度。
对于海水或河口区水样,若绘制校准曲线时,用无氨蒸馏水,则水样的吸光度Aw扣除分析空白吸光度Ab后,还应根据所测水样的盐度乘上相应的盐误差校正系数f(表78.3),即据f(Aw-Ab)值查标准曲线得水样中氨-氮的浓度。
表78.3 盐误差校正系数
注意事项
1)测定中要避免空气中的氨对水样或试剂的沾污。
2)采集氨氮低于0.8μg/L的海水,用0.45μm滤膜过滤后贮存于聚乙烯桶中,每升海水加1mL三氯甲烷,混合后即可作为无氨海水使用。
3)若发现苯酚出现粉红色则必须精制。步骤如下:取适量苯酚置蒸馏瓶中,徐徐加热,用空气冷凝管冷却,收集182~184℃馏分。精制后的苯酚为无色结晶状。在酚的蒸馏过程中要注意爆沸和火灾。
4)样品和标准溶液的显色时间保持一致,并避免阳光照射。
5)该法重现性好,空白值低,有机氮化物不被测定但反应慢,灵敏度略低。
答:
(1)方法原理为了便于在同一消煮液中可以同时测定全氮、磷、钾,选用H2SO4-H2O2消煮法,操作简单快速,适用于成批花卉样品的分析,对氮、磷、钾的测定干扰较少,准确度较高。但应注意双氧水不宜过早加入,用量不可过多,应分次少量加入,加入后消煮温度不宜太高。
开氏法测定的是有机氮和铵态氮,不包括硝态氮。若花卉样品含有相当数量的硝态氮,则须先用含有水杨酸(或苯酚)的浓硫酸处理,使硝态氮与水杨酸(或苯酚与硫酸反应生成的酚磺酸)在室温下作用,生成硝基水杨酸;再用硫代硫酸钠或锌粉使硝基水杨酸还原为氨基水杨酸;然后进行开氏消煮,将全部有机氮(包括氨基水杨酸)转化为铵盐。(2)试剂配制①浓硫酸:93%~98%硫酸,不含氮。
②含水杨酸的硫酸:30克水杨酸(不含氮)溶于1升浓硫酸中。也可以改用含苯酚的浓硫酸,40克苯酚溶于1升浓硫酸。
浓硫酸贮存时必须防止空气中的氨污染。
③双氧水:30%双氧水:不含磷和氮。
④硫代硫酸钠:磨碎的Na2S2O3?5H2O。
⑤锌粉:极细的粉末状Zn(分析纯)。(3)水杨酸还原法制备消煮液(包括硝态氮的消煮液)
称样0.5000克放入100毫升开氏瓶或100毫升大消化管中,加水杨酸或苯酚的浓硫酸10毫升,浸润后在室温下(25℃左右)放置约30分钟,加入约1.5克Na2S2O3?5H2O或0.4克锌粉和10毫升水,放置约10分钟,待还原反应接近完成后,慢慢加热,慎防泡沫溢出。泡沫停止发生后即可加大火力,使溶液保持沸腾,同上在稍冷时分次加入双氧水,消煮,如此反复,至溶液清亮后再煮沸10分钟,取下冷却,全部转移至100毫升容量瓶中用水定容,摇匀。此待测液均可用于全氮、磷、钾的测定。同时做两份空白试验。(4)全氮的测定H2SO4-H2O2消煮液,可根据要求和条件选用蒸馏法、扩散法、靛酚蓝比色法或其他适当的方法测定氮。
①扩散法:用移液管吸取待测液1毫升(含NH4+-N 0.05~0.20毫克),放入扩散皿(外径9厘米)外室,内室中加入2毫升2% H3BO3溶液。盖上玻片,留出小孔,注入约10毫升1.0摩尔/升NaOH溶液,立即密闭,在25℃或15℃室温下放置1~2昼夜。在放置期间间歇地水平转动几次,以促进扩散完全。扩散完全后用0.01摩尔/升的标准酸滴定内室中吸收的氮。同时做空白实验,并用标准NH4+-N按相同的扩散法标定标准酸的浓度。
结果计算:
式中:N——标准酸的浓度(摩尔/升);V——标准酸的净用量(已扣除空白试验的用量)(毫升);0.014——氮的毫摩尔质量(克);W——样品重量(克)。
②靛酚蓝比色法:
方法原理:待测液中的氨在碱性条件下与次氯酸盐和苯酚作用,生成可溶性的染料靛酚蓝,溶液的蓝色很稳定,其深浅与氨态氮含量成正比,可以用比色法测定。与纳氏比色法相比,靛酚蓝比色法的最大优点在于比色液是溶液,蓝色很稳定,再现性较高,对于连续流动自动化分析尤为适用。淀粉蓝法的灵敏度是纳氏法的6倍多,一般工作范围是0.03~0.5毫克/千克NH4+-N。若浓度太高时,可以将已显色的溶液直接用水稀释后比色,不必另取待测液再稀释后重做。本法的缺点是显色剂不稳定,需冷藏后或当天配制;显色时间较长,显色的条件如pH等需控制好。
试剂配制:
①EDTA-甲基红溶液:16克EDTA二钠盐溶于500毫升水中,加入10毫升0.25%甲基红的60%酒精溶液。
②0.3摩尔/升 NaOH溶液。
③酚溶液:10克苯酚和100毫克硝普钠[NaFe(CN)5NO?2H2O]溶于1升水中,此试剂不稳定,应贮于棕色瓶中,放置4℃冰箱中,用时温热至室温。注意硝普纳有剧毒!
④次氯酸钠碱性溶液:10克NaOH,7.06克Na2HPO4?7H2O,31.8克Na3PO4?12H2O和10毫升5.25%NaClO(即含有效氯5%的漂白剂溶液)溶于1升水中,此溶液应与酚溶液同样保存。
⑤5毫克/千克NH4+-N标准溶液:0.4717克烘干的(NH4)2SO4溶于水,定容1升。此为100毫升/千克NH4+-N贮备标准溶液。分析时吸取贮备液5毫升,用水稀释至100毫升,即为5毫克/千克NH4+-N标准溶液。
测定方法:将待测液Ⅰ或Ⅱ用水稀释10倍,用移液管吸取稀释后的溶液1毫升(含NH4+-N 1.5~2.5毫克),放入50毫升容量瓶中,加入1毫升EDTA-甲基红溶液,用0.3摩尔/升 NaOH调节至pH≈6(即甲基红由红变为黄),再依次加入5毫升酚溶液和5毫升次氯酸钠溶液,摇匀,用水定容,放置1小时后,用1厘米比色杯在625纳米波长下比色,用空白试验消煮液调节吸收值的零点。
标准曲线的绘制:分别吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0毫升5毫克/千克NH4+-N标准液放入50毫升容量瓶中,各加1毫升稀释10倍的空白消煮液,同上中和及显色,测定吸收值后绘制标准曲线。标准系列浓度分别为0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5毫克/千克氮。
结果计算:根据查得样品比色液中NH4+-N浓度(毫克/千克),计算样品的全N(%):
式中稀释倍数:(100/w)×10×50=50000/w,w是称样重,10000是把毫克/千克改用%表示时应除以的倍数。(5)全磷的测定样品经H2SO4-H2O2消煮后的待测液中的磷可以选用在H2SO4介质中进行的各种钼蓝比色法或者钒钼黄比色法测定。钒钼黄法的灵敏度较低,但适用于含磷较高的植株样品。
方法原理:待测液中的正磷酸盐与偏磷酸盐和钼酸盐在酸性条件下作用形成黄色的杂聚化合物钒钼酸盐,溶液的黄色很稳定,其深浅与磷的含量成正比,可以用比色法定量磷。
试剂配制:
①钒钼酸溶液:12.5克钼酸铵[(NH4)6Mo7O24?4H2O]溶于200毫升水中。另将0.625克NH4VO3(偏钒酸铵)溶于150毫升沸水中,冷却后加125毫升浓HNO3,再冷至室温,将钼酸铵溶液缓缓地注入钒酸铵溶液中,随时搅拌用水稀释至500毫升。
②6摩尔/升 NaOH溶液:24克NaOH溶于水稀释至100毫升。
③2,6-或2,4-二硝基酚指示剂:0.25克二硝基酚溶于100毫升水中(饱和),2,6-二硝基酚的变色范围是pH 2.4(无色)~4.0(黄色)。变色点是pH 3.1。
④50毫克/千克磷标准液:准确称取105℃下烘干的KH2PO4 0.2195克,溶于水,转移于1升容量瓶中,加水约至400毫升,加浓硫酸5毫升,用水定容。此为50毫克/千克P标准液,可长期保存使用。
测定方法:用移液管吸取待测液(Ⅰ或Ⅱ)20毫升(含P 0.05~1.0毫克),放入50毫升容量瓶中,加2滴二硝基酚指示剂,用6摩尔/升 NaOH中和至刚呈微黄色(约需10毫升),准确加入10毫升钒钼酸试剂,用水定容。同时做空白试验。放置15分钟后比色。波长450纳米(紫蓝色),1厘米光径的比色杯,以空白液调零点。
标准曲线的绘制:分别吸取0、2.5、5、7.5、10、15、20毫升50毫升/千克的磷标准液于50毫升容量瓶中,同上显色比色,绘制标准曲线。标准系列相应浓度为0、2.5、5、7.5、10、15、20毫克/千克磷。
结果计算:
式中稀释倍数:
(6)全钾的测定——火焰光度法方法原理:花卉植株组织中的全钾(和钠)以用2摩尔/升 NH4OAC-0.2摩尔/升 Mg(OAC)2浸提,直接用火焰光度计测定最为快速方便,结果也与用灰化植物样品的方法相同。
由于植物样品中铁、铝等的干扰比土壤分析中较小,所以用干灰化法或湿灰化法制得的待测液,也可以用火焰光度计法快速测定全钾,但用H2SO4-H2O2消煮时必须注意下列3点:
①溶液中的酸浓度对测定结果有影响(酸的存在将大大降低钠光的强度)。酸的浓度在0.02摩尔/升时对钾钠的测定基本无影响,一般不得超过0.25摩尔/升。
②标准液和待测液的组成要几乎相同,因为溶液的组成(包括酸碱和阴阳离子的浓度)的改变,对测定结果有影响,所以力求标准液的组成与待测液的一致。实践证明,植株消煮液经稀释后Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+等一般不超过干扰限度。
③可用缓冲液和内标法来提高准确度:测定钾时用的发射缓冲液是氯化钠、氯化钙、氯化镁的饱和溶液,可减少待测液中这些阳离子彼此间的干扰。用锂的内标法可以消除或减少激发情况不稳定和溶液组成改变所造成的误差。
测定方法:用移液管吸取植株样H2SO4-H2O2消煮液后又定容100毫升的待测液(Ⅰ)5毫升,放入25毫升容量瓶中,用水定容,此液中K+的浓度为10~50毫克/千克,用火焰光度计直接测定。
标准曲线用0、5、10、20、30、40、50毫克/千克钾标准系列(各加有5毫升空白消煮液)在火焰光度计上测读后绘制。
计算样品的全K(%)。
氨与苯酚及次氯酸钠在碱性介质中,以亚硝酰铁氰化钠为催化剂,生成蓝色的靛酚。颜色的深度与氨浓度成比例,可用分光光度法测定。显色反应受pH值、温度及次氯酸盐浓度等因素影响较大。采用pH 11.7的磷酸盐缓冲溶液,在37℃发色30min,次氯酸盐浓度为50mg/L(指测定体系的浓度,以有效氯计),在此条件下灵敏度最高。钙、镁及其他金属离子的干扰可用EDTA掩蔽消除。
二、试剂与仪器
(1)铵标准溶液:称取3.8190g在100℃干燥过的无水氯化铵,溶于水中,转入1L容量瓶中,稀释至标线,此溶液含氨氮为1mg/mL。再吸取10mL置于1000mL容量瓶中,用水稀释至标线,此溶液含氨氮为0.01mg/mL。
(2)溶液A:溶解5g苯酚和25mg亚硝酰铁氰化钠于水中,稀释至500mL,放入棕色瓶中贮存,并置于冰箱中。
(3)溶液B:溶解2.5g氢氧化钠、18.7g、磷酸氢二钠和15.9g磷酸钠(Na3PO4·12H2O)于水中,加入含有效氯250mg的次氯酸钠溶液,用水稀释,用磷酸或磷酸钠调节至pH11.7,然后用水稀释至500mL。
(4)EDTA溶液(1%):溶解1gEDTA于100mL水中,用浓氢氧化钠溶液调节pH 10。
(5)次氯酸钠溶液:将浓盐酸滴加于二氧化锰上,使发生的氯气通入2mol/L氢氧化钠溶液中。可得有效氯浓度为0.3~0.4mol/L的溶液。或将5%~10%漂白粉溶液用浓盐酸调至pH 6.5~7制得,两种方法制得的次氯酸钠溶液均不稳定,使用前需用硫代硫酸钠间接碘量法测定其中的有效氯。用漂白粉溶液制备次氯酸钠时,会产生大量钙的沉淀,必须滤去。
(6)分光光度计。
(7)pH-S-3型酸度计。
三、分析步骤
量取处理后的水样或试液,置于100mL容量瓶中,加1mL 1%EDTA溶液(如样液含钙、镁较多时加3mL),摇匀,加入10mL溶液A,加10mL溶液B,摇匀,用水稀释至标线,再摇匀。置于37℃恒温水浴中30min(或20~30℃室温下4h),用1cm比色皿,于625nm波长处,以试剂空白为参比,测定吸光度。由标准曲线查得相应的氨氮含量。
计算:
氨氮(mg.N/L)=测得氨氮量(μg)/水样体积(mL)
四、标准曲线的绘制
在6个100mL容量瓶中,分别加入0.0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0μg氨氮
标准溶液:
(1)氨储备液:称取0.3142 g 经105 度(摄氏度)干燥1小时的氯化铵(A.R),少量水溶解,融入100ml容量瓶中,用吸收液定容。浓度为1.00mg/ml 。
(2)氨标准工作液:临用时,用吸收液稀释成 1.00mg/L 。