Метод анализ нитратов в воде

Цель работы: ознакомление с фотометрическим методом определения нитратов в питьевой, сточной и других видах вод.

1.1. Общие сведения и характеристика метода определения нитратов

Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO₃,KNO₃, NH₄NO₃, Mg(NO₃)₂. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает.

Нитраты встречаются почти во всех видах вод. Большое количество нитратов в поверхностных и подземных водах указывает иногда на загрязнение в прошлом фекальными водами. Значительные количества нитратов содержат некоторые промышленные сточные воды. При современной технологии внесения удобрений в почву растения усваивают только 50 % их, остальные уходят со стоком. Азот поступает в почву в нескольких формах. Нитратная форма вследствие подвижности легко вымывается из почвы. Вода с повышенным содержанием нитратов — потенциальная опасность для здоровья животных и человека. Для воды питьевой (ГОСТ 2874-82) содержание нитратов (NO₃) должно составлять не более 45 мг/л. Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов (по азоту) в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет (по ЛПВ)

В производственных сточных водах, а также сельскохозяйственных водах (стоки от животноводческих ферм) содержание нитратов может достигать до 1000 мг/л. Такая сточная вода должна подвергаться очистке на сооружениях перед ее сбросом в поверхностный водоем или повторном использовании в производстве. Внесение больших доз нитратов при несбалансированности по фосфору, калию, молибдену и др. приводит к накоплению нитратов в растениях.

Определение нитратов в грунтовых водах может служить оценкой характера процессов минерализации при фильтровании воды через почвенные соли. При исследовании поверхностных вод по содержанию нитратов можно судить о протекающих процессах самоочищения, а при биологической очистке сточных вод – о процессе нитрификации.

Содержание нитратов в растениях выше 0,5 % представляет потенциальную опасность отравления животных. В кишечнике нитраты способны под действием бактерий переходить в нитриты, которые характеризуются значительной токсичностью. Они способны соединяться с гемоглобином крови вместо кислорода, переводя его в метгемоглобин, препятствующего переносу кислорода кровеносной системой. Это заболевание называется метгемоглобинемией. Поэтому для профилактики загрязнения окружающей среды, особенно в районах высоких норм применения азотных удобрений, необходимо наблюдение за составом грунтовых и поверхностных вод и содержанием в них нитратов.

Вода, забираемая в водопроводную сеть в качестве питьевой, а также для нужд производства, контролируется на содержание нитратов.

В производстве вода, используемая в водооборотных системах, также должна контролироваться на содержание нитратов. Их высокая концентрация может спровоцировать рост водорослей и микроорганизмов в трубопроводах (застойные зоны) и вторичное загрязнение циркулируемой воды в системе продуктами их жизнедеятельности и, соответственно, инициировать процессы биохимической коррозии. Кроме того, биообрастание внутри систем теплообмена снижает теплопередачу и эффективность их работы.

Разработано и применяется несколько способов определения нитратов в воде. Выбор метода зависит от концентрации нитратов и цели исследования.

Хорошие результаты даёт фотометрический метод с применением химического реагента — салицилата натрия. Интервал определяемых концентраций нитратов — 0,1-20 мг/л. Это определение основано на реакции взаимодействия нитратов с салицилатом натрия в среде концентрированной серной кислоты. При этом образуется смесь 3-нитросалициловой и 5-нитросалициловой кислот, соли которых в щелочной среде имеют жёлтую окраску. Фотометрирование желтоокрашенных растворов проводят при длине волны = 410 нм.При необходимости мешающее влияние окрашенных органических веществ устраняют предварительной обработкой пробы суспензией гидроксида алюминия и ее последующего осветления (фильтрования).

1.2. Фотометрический метод анализа

Фотоколориметрический метод анализа основан на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через окрашенный раствор (предложен русским ученым В.М. Севергиным, 1795 г.).

Сущность анализа заключается в переводе различных исследуемых соединений (в составе газов, воды и почвы) в раствор с последующим их окрашиванием. Через окрашенный раствор пропускают световой поток и по светопоглощению такого окрашенного раствора определяют содержание окрашенного исследуемого соединения в анализируемом растворе.

Зависимость между интенсивностью окрашивания раствора и содержанием в нем окрашенного соединения может быть выражена зависимостью

— интенсивность света, прошедшего через окрашенный раствор;

— интенсивность падающего света;

— коэффициент поглощения света (зависит от природы окрашенного вещества);

— концентрация окрашенного вещества в растворе;

— толщина слоя светопоглощающего раствора, см.

Если прологарифмировать уравнение (1) и изменить знаки на обратные, то уравнение примет вид:

— называют оптической плотностью (Д) раствора, которая прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.

Прибор для фотоколориметрии – ФЭК (фотоэлектроколориметр).

В состав прибора КФК-2 входятLоптическая система) — источник света, светофильтры, линзы, фотоэлемент, преобразователь светового потока в электросигнал на гальванометре, гальванометр, кюветодержатель, ручки (чувствительность и длина волны), набор кювет для растворов.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра (КФК-2)

КФК-2 является однолучевым прибором и предназначен для измерения коэффициентов пропускания (в диапазоне длин волн 315-980 нм) и абсорбционности растворов. Пределы измерения коэффициентов пропускания от 100 до 5 % .

На рис. 1 приведена оптическая схема КФК-2.

Рис. 1 Оптическая схема КФК-2

1 — лампа накаливания ; 2 — конденсоры; 3 — диафрагма; 4,5 — объективы; 6,7,8 – светофильтры; 9,11 – защитные стекла ; 10 – кювета с раствором; 12 – фотодиод ; 13 – светофильтр ; 14 – делительная пластина ;15 – фотоэлемент.

Колориметр включают в сеть за 15 минут до начала измерений (кюветное отделение открыто).

Кюветы установленного размера подготавливают к работе следующим образом: рабочие поверхности кювет протирают обезжиривающей смесью. После каждого определения на приборе, кюветы промывают от рабочей смеси дистиллированной водой не менее трех раз и тщательно протирают фильтровальной бумагой.

В приборе КФК используют для измерения две кюветы. Одна – с «холостой» пробой и вторая – для анализа исследуемой пробы. Измерение оптической плотности начинают с «холостой» пробы (Д₁), после нее измеряют оптическую плотность окрашенного исследуемого раствора (Д₂). Разница между показаниями фиксируется в виде показателя Д – светопропускания. Данная величина будет расти по мере увеличения разницы концентраций «холостой» и контрольной пробами. Графическая зависимость оптической плотности (светопропускания) Д от концентрации анализируемого соединения называется калибровочным графиком. На нем принято указывать дату калибрования на приборе, чувствительность, светофильтр, размер кюветы для раствора.

На приборе левой ручкой устанавливают заданную измерением длину волны (светофильтр), а верхней правой — минимальную чувствительность прибора. В кюветодержатель прибора вставляют кювету с «холостой» пробой (дистиллированная вода + реактивы для определения анализируемого вещества), закрывают крышку кюветного отделения и ручками «чувствительность», «установка 100», «грубо» и «точно» устанавливают ноль по шкале абсорбционности (Д – оптическая плотность). Поворотом ручки кюветодержателя (снизу) кювету с «холостой» пробой заменяют на кювету с рабочим окрашенным раствором. Снимают отсчет по шкале микроамперметра. Измерения одной пробы проводят не менее 3-х раз и окончательное значение измеренной абсорбционности определяют как среднее арифметическое из полученных значений.

2.2. Методика проведения работы

2.2.1. Построение калибровочного графика.

Используя рабочий раствор нитрата калия, согласно таблице 1 готовят серию стандартных растворов, содержащих NO₃. Рабочий раствор KNO₃ содержит 10 мг/л . Для этого в мерные колбы на 50 мл вносят определенное количество рабочего раствора и доводят дистиллированной водой до метки.

Растворы для приготовления шкалы стандартов при определении

В фарфоровые чашки отбирают пробы по 20 мл с различным содержанием NO₃, добавляют по 2 мл салицилата натрия и выпаривают на песчаной бане досуха. Затем охлаждают чашки с осадком, добавляют в них по 2 мл концентрированной серной кислоты и оставляют на 10 минут. По истечении этого времени в чашки приливают 15 мл дистиллированной воды, 15 мл раствора едкого натра и сегнетовой соли. Внимание. Реагенты приливать в указанном порядке! Далее полученную смесь количественно переносят в мерные колбы ёмкостью 50 мл, обмывая стенки чашек дистиллированной водой, колбы охлаждают до комнатной температуры.

После охлаждения доводят объём дистиллированной водой до метки и измеряют оптическую плотность растворов при длине 410 нм (фиолетовый фильтр) в кюветах толщиной слоя 5 см. Измерение нужно проводить не позднее, чем через 10 мин. после приливания гидрооксида натрия, в противном случае окраска раствора изменяется.

Для построения калибровочного графика можно сократить количество замеров (колб с пробами) до 4-5 штук.

Калибровочный график строят в координатах: оптическая плотность Д – концентрация нитрат-ионов ( )

2.2.2. Определение нитратов в пробах воды

Проводят анализ проб воды различных источников (по заданию преподавателя).

Перед началом работы необходимо внимательно осмотреть пробу. Если очевидно, что в ней присутствуют окрашенные органические соединения, необходимо отобрать 150 мл пробы, прибавить к ней 3 мл суспензии гидроксида алюминия. После тщательного перемешивания пробу воды отстаивают, затем фильтруют, отбрасывая первые порции фильтрата.

Затем отбирают 20 мл фильтрата и анализируют пробу как указано выше (см. п. 2.2.1.).

Параллельно проводят холостую пробу с 20 мл дистиллированной воды. Результаты анализов заносят в таблицу 2.

2.3. Обработка результатов эксперимента

Обработка результатов измерений ведется МНК с использованием ПЭВМ и представляется в графическом виде (см. рисунок 1) с указанием ошибки в определении ( ).

По полученным данным строится график зависимости оптической плотности Д от концентрации нитратов в пробах (шкала стандартов). На графике приводят данные по условиям анализа (номер светофильтра, толщина кюветы, чувствительность и дату выполнения калибровочного графика).

Рис.2. Калибровочный график

По оптической плотности анализируемых проб воды на калибровочном графике находят содержание нитратов в растворе. По найденным значениям рассчитывают содержание нитрат-ионов в исследуемых пробах (мг/л):

,

где С – концентрация нитрат-ионов, найденная по калибровочной кривой, мг/л;

V – объём пробы, взятой для анализа, мл.

Результаты анализа и расчета концентрации нитратов в пробах воды приводят в таблицу 2.

Результаты анализа воды различного происхождения

1. Построить калибровочный график.

2. Провести анализ проб воды различных источников (по заданию преподавателя).

3. На основании результатов анализа сделать вывод о качестве воды и ее пригодности для целевого использования (питьевое снабжение, водооборотная система производства, сброс в поверхностный водоем).

1. Опасно ли использовать воду как питьевую, если в ней содержание нитратов 35 мг/л?

2. Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра.

3. Теоретические основы колориметрии.

4. Принцип построения калибровочного графика. Точность определения анализируемого компонента.

5. С каким содержанием нитратов (после сооружений очистки сточных вод) можно сбрасывать очищенную сточную воду в поверхностный водоем?

6. Почему вводят ограничения на содержание в воде нитратов?

1. Перед работой ознакомиться с устройством и принципом работы фотоэлектроколориметра (КФК).

2. Всю работу с фарфоровыми чашками проводить только в вытяжном шкафу при включенной тяге.

3. С реактивами работать в резиновых перчатках.

4. Отбор серной кислоты проводить под тягой с помощью пипетки.

5. Реагенты приливать в строго указанном порядке.

6. По окончании работы вымыть руки с мылом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФАТОВ В ПРИРОДНОЙ И СТОЧНОЙ ВОДЕ

В сточных водах, как и в природных водах, фосфор может присутствовать в различных видах. В жидкой фазе анализируемой воды он может быть в виде ортофосфорной кислоты и её ионов ( ), в виде мета-, пиро- и полифосфатов органических соединений (нуклеиновых кислот, нуклеопротеиды, фосфоролипиды и др.)

При взаимодействии ортофосфат-ионов с молибдатом в кислой среде образуется жёлтая гетерополикислота, которая под действием восстановителей превращается в интенсивно окрашенное синее соединение. Восстановление можно проводить оловом или аскорбиновой кислотой.

Восстановление аскорбиновой кислотой, сравнительно слабым восстановителем, происходит только при повышенной температуре, т.е. в условиях, когда полифосфат и органические эфиры фосфорной кислоты гидролизуются с образованием ортофосфорной кислоты. Для ускорения реакции при комнатной температуре и интенсификации окраски вводят соль сурьмы (антимонилтартрат калия – КSbH₄O₆·0,5H₂O).

Мешающие вещества. Сильнокислые и сильнощелочные пробы предварительно нейтрализуют. Определению мешают сульфиды и Н₂S, в концентрации, превышающих 3 мг/л. Мешающие влиянию можно устранить, прибавляя несколько мг КMnО₄ на 100 мл пробы и встряхивая 1-2 мин; раствор должен быть розовым. Затем прибавляют требуемые для определения реактивы, но в обратном порядке: сначала раствор аскорбиновой кислоты, перемешивают и вливают раствор молибтана.

Для устранения влияния нитритов вводят сульфаминовой кислоты, которую вводят в состав применяемого реактива. При большом содержании железа следует ввести эквивалентное количество ЭДТА.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Концентрацию фосфатов определяем в питьевой и сточной воде.

К 50 мл пробы, профильтрованной в день отбора через мембранный фильтр № 1 или через плотный бумажный фильтр (синяя лента), приливают 2 мл смешанного раствора через короткое время – 0,5 мл раствора аскорбиновой кислоты (в присутствии мешающих веществ, реактивы приливают в обратном порядке). Смесь перемешивают. Одновременно проводят холостое определение с 50 мл дистиллированной воды. Через 15 мин (20 мин.) определяют оптическую плотность. Измерение проводят при = 800 нм или при максимально возможном для данного прибора значении.

Содержание растворённых неорганических фосфатов (мг/л) ( ) определяют по формуле:

где С – концентрация фосфатов, определённая по калибровочной кривой, мг/л;

V – объём пробы, взятой для анализа, мл.

В диапазоне концентраций до 1 мг/л результаты округляют до сотых долей мг/л, свыше 1 мг/л – до десятых долей мг/л.

Построение калибровочного графика

Берут 0; 1,0; 2,5; 5,0…..50,0 мл рабочего стандартного раствора 2 фосфата калия, разбавляют каждый раствор до 50 мл дистиллированной Н₂О и далее продолжают, как в ходе определения (общее содержание растворённых ортофосфатов, найденных экспериментально, выражают в мг/л ).

Измеряют оптическую плотность и строят график зависимости оптической плотности от концентрации ионов фосфорной кислоты.

Построение калибровочной кривой.

1. Построить калибровочную кривую в диапазоне 0-1 мг/л (табл.1).

2. Провести определение фосфата в водопроводной воде (сравнить данные с ГОСТ на воду питьевую).

3. Рассчитать и построить калибровочную кривую на содержание фосфатов до 50 мг/л.

4. Провести определение содержание в пробе сточной воды (с учётом мешающего влияния отдельных компонентов сточной воды).

Давление насыщенного водяного пара

при температурах от 10 до 39 °С

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8164 — | 7155 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Вряд ли найдётся человек, который бы не слышал о вреде нитратов. Мы привыкли думать, что основную опасность в плане содержания нитратов представляют ранние и несезонные овощи и фрукты. Но нитраты в питьевой воде – довольно распространённое явление. Откуда они там берутся, существует ли допустимая норма нитратов в воде и как обезопасить себя – узнаете из нашей статьи.

Для начала давайте выясним – что же такое нитраты и как они могут попасть в воду. Это соли азотной кислоты, которые могут оказывать токсичное воздействие на организм. Нитраты в воде, как правило, являются результатом попадания в источники водоснабжения стоков промышленных предприятий или азотосодержащих удобрений с полей.

Многие люди думают, что вода из скважины или колодца априори чище и здоровее той, что течёт из крана. Это далеко не так. Специалисты отмечают, что при анализе воды на нитраты, довольно часто бракуют как раз пробы воды из колодцев и скважин небольшой глубины. Также в зоне риска и поверхностные источники (реки, озёра). Причина этого заключается, в первую очередь, в использовании большого количества азотосодержащих удобрений и неразумной хозяйственной деятельности (например, когда колодец находится недалеко от места стоков с полей). Нитраты попадают в почву, а оттуда в грунтовые воды, а из них – в скважины и колодцы.

Если содержание нитратов в питьевой воде превышено, то её употребление может иметь довольно серьёзные последствия для здоровья. По статистике ВОЗ, во всём мире в результате отравления нитратами в воде умирает 3, 5 млн. человек. Подавляющее большинство из них (около 90%) –это дети до пяти лет. Именно поэтому нужно уделять внимание качеству питьевой воды, особенно, если в семье есть маленькие дети.

Чем же опасны нитраты в питьевой воде? При единоразовом попадании в организм большой дозы нитратов, они могут вызвать серьёзное отравление, вплоть до летального исхода (особенно у детей раннего возраста). Но даже если последствия отравления нитратами в воде вы заметили не сразу, накапливаясь в организме, они могут привести к развитию серьёзных заболеваний.

1. Онкологические заболевания (в частности, желудочно-кишечного тракта).
2. Нарушение работы поджелудочной и щитовидной железы
3. Сердечная недостаточность
4. Заболевания почек
5. Заболевания сердечно-сосудистой системы

Накапливаясь в организме, нитраты провоцируют так называемую метгемоглобинемию. При этом заболевании гемоглобин в крови замещается метгемоглобином, который не выполняет функцию переноса кислорода. Это ведёт к таким серьёзным последствиям как кислородное голодание, резко ухудшается состояние здоровья.

Учитывая опасность попадания нитратов в организм, актуальным становится вопрос, сколько нитратов может содержаться в воде, чтобы она не представляла опасности для здоровья. Этот параметр регулируется Государственными санитарными нормами. Согласно гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды, содержание в ней нитратов не должно превышать 50 мг/л.

Определение нитратов в воде лучше провести, отдав её на анализ в лабораторию. Конечно, существуют и специальные тест-полоски, которые можно использовать в домашних условиях. Но если вы хотите получить точную исчерпывающую информацию, то лучше обратится к специалистам. Кроме того, у вас будет возможность провести сравнительный анализ воды сразу из нескольких источников.

После того, как проведено определение нитратов в воде, и результаты показали превышение нормы, необходимо решать проблему как можно скорее. Очистку воды от нитратов можно эффективно провести при помощи фильтра обратного осмоса. Но проблема в том, что зачастую нитраты в воде обнаруживаются именно в колодцах и скважинах. Тут наладить систему фильтрации сложнее, но всё же возможно. Для этого можно использовать насос и фильтровать уже ту воду, которую он качает. Если же возможности наладить очистку нет, то безопаснее перестать пользоваться водой из данного источника.

Если в качестве источника водоснабжения вы используете скважину и колодец важно не забывать о простых правилах профилактики, которые помогут минимизировать или исключить содержание нитратов в питьевой воде.

1. Размещайте колодец как можно дальше от уборной и хозяйственных построек.
2. Не разбивайте грядки вблизи источника водоснабжения
3. Правильно используйте удобрения на участке, не допускайте их «передозировки».
4. Организуйте над колодцем крышку или навес – это поможет избежать механических загрязнений.

Соблюдая эти простые правила, вы защитите воду от загрязнения и сохраните своё здоровье.

источник

Цель работы : определить содержание нитратов в пробе воды.

Многие минеральные удобрения, особенно азотные, содержат нитраты, которые при избыточном или нерациональном внесении в почву приводят к загрязнению водоемов. Источниками загрязнения нитратами являются также поверхностные стоки с пастбищ, скотных дворов, молочных ферм и т.п.

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения водоема в результате распространения фекальных либо химических загрязнений (сельскохозяйственных, промышленных). Богатые нитратными водами сточные канавы ухудшают качество воды в водоеме, стимулируя массовое развитие водной растительности (в первую очередь — сине-зеленых водорослей) и ускоряя эвтрофикацию водоемов. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, также могут вызывать заболевания и в первую очередь у младенцев (так называемая метгемоглобинемия из-за связывания гемоглобина крови). Вследствие этого нарушения ухудшается транспортировка кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия). Вместе с тем, растения не так чувствительны к увеличению содержания в воде азота, как фосфора.

Присутствие нитратных ионов в природных водах связано со следующими причинами:

– внутриводоемные процессы нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий;

– атмосферные осадки, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9–1,0 мг/дм 3 );

– промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды, осо­бенно после биологической очистки, когда концентрация достигает 50 мг/дм 3 ;

– стоки с сельскохозяйственных угодий и сбросные воды с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.

Главными процессами, ведущими к понижению концентрации нитратов в водоемах, являются потребление их фитопланктоном и денитрифицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ – хемосинтез.

В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме. Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период, она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные . Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8 – 15 г ; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ – 5 мг/кг массы тела.

ПДК_В нитратов составляет 45 мг/дм 3 (по NО₃ — ) (тождественно равен стандарту США для питьевой воды), ПДК_вр – 40 мг/дм 3 (по NО₃ — ) или 9,1 мг/дм 3 (по азоту).

Методика предназначена для анализа проб пресных природных и очищенных сточных вод, проб растопленного снега и льда непосредственно на месте отбора проб или в лабораториях.

Диапазон определяемых концентраций 0,5–100 г/дм 3 . Погрешность анализа представлена в таблице 3.21.

Методика основана на измерении равновесного потенциала ионоселективного электрода, погруженного в раствор определяемого иона.

Концентрацию определяемого иона находят по градуировочному графику.

При выполнении анализов необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории.

Таблица. Погрешности результатов анализа концентрации нитрат-ионов

Абсолютная погрешность
результата анализа,
мг/дм3

Допускаемое расхождение
двух параллельных определений,
мг/дм3

Примечание: C – среднее арифметическое значение концентрации.

Пробы воды объемом не менее 150 см 3 отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли, предварительно ополоснув их анализируемой водой.

Анализ выполняют в день отбора проб воды или не позднее, чем через двое суток, при условии хранения проб при 3 – 4°С.

Пробы снега и льда объемом, достаточным для получения не менее 150 см 3 талой воды, отбирают в широкогорлые толстостенные склянки, контейнеры из полимерного материала или тройные полиэтиленовые пакеты.

Приспособления для отбора и хранения проб снега или льда перед отбором проб выдерживают в течение суток в 1М растворе серной кислоты, промывают до нейтральной реакции дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой.

Для одного анализа отбирают по три параллельных пробы воды, снега, льда (одна резервная).

Оборудование, материалы и реактивы

– хлоридсеребряный электрод сравнения;

– бумага индикаторная универсальная для измере­ния рН ;

– весы лабораторные аналитические, с погрешностью взвешивания не более ± 0,0002 г ;

– весы лабораторные технические, с погрешностью взвешивания не более ± 0,01 г ;

– пипетки мерные лабораторные на 5; 10 см 3 ;

– посуда мерная лабораторная стеклянная вместимостью: колбы наливные – 100, 500 см 3 ; цилиндры – 50, 100, 1000 см 3 ;

– стаканы стеклянные лабораторные вместимостью 50 см 3 ;

– бутыли стеклянные или полиэтиленовые с пробками вместимостью 150. 1000 см 3 , для отбора проб воды и хранения растворов;

– калий азотнокислый – градуировочный раствор;

– калий хлористый-фоновый раствор для регулирования ионной силы;

Все реактивы должны быть квалификации осч , х.ч. или ч.д.а.

1. В мерный цилиндр вместимостью 50 см 3 вносят 40 см 3 пробы и 10 см 3 фонового раствора А , перемешивают, переливают в стакан вместимостью 50 см 3 , контролируют температуру раствора и измеряют значение равновесного потенциала.

2. При наличии мешающего влияния нитрит-ионов к 40 см 3 пробы приливают 1 см 3 раствора сульфаниловой кислоты фонового раствора А.

3. При мешающем влиянии хлорид- и бикарбонат-ионов вместо фонового раствора А используют фоновый раствор Б.

4. После каждого измерения электроды и термометр промывают дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой.

Для каждой пробы проводят два параллельных определения.

5. Для каждого результата измерения находят 1 g С по градуировочному графику и рассчитывают концентрацию нитрат-иона . В случае построения графика в координатах С −Е концентрацию находят непосредственно по графику.

Таким образом, по двум параллельным определениям получают два значения концентрации (С′ и С «) и рассчитывают среднее арифметическое (С): С= (С′+ С «)/2.

Определяют допускаемое расхождение между параллельными определениями ( d ₂ ), подставляя С в соответствующее выражение в таблице 21.

Если расхождение между параллельными определениями не превышает допускаемого |С ′− C «|≤ d ₂ , то среднее арифметическое значение (С) принимают за результат анализа.

По среднему арифметическому значению концентрации рассчитывают абсолютную погрешность, по таблице 3.22.

Окончательный результат анализа представляют в виде С ±∆ ( Р = 0,95) в мг/дм 3 .

Значение погрешности должно содержать одну значащую цифру. Значения концентрации и погрешности должны содержать одинаковое число знаков после запятой.

Таблица. Форма для записи результатов анализа содержания нитратов в пробе воды

Расхождение между параллельными определениями

источник

Определить по внешнему виду содержание нитратов в овощах и фруктах трудно или вообще невозможно. У вегетирующих (с листьями и стеблями) растений по интенсивности зеленой окраски листьев и черешков, особенно нижних ярусов, можно лишь ориентировочно судить: чем она темнее, тем больше нитратов в них содержится. При осмотре клубней картофеля, корнеплодов, плодов, ягод это сделать еще труднее. Агробиологи советуют при покупке овощей и фруктов выбирать не самые красивые плоды. В блестящих, как будто искусственных плодах нитратов, как правило, предостаточно. Замечено, что корнеплоды моркови одного сорта, но имеющие более яркую окраску, содержат нитратов меньше, чем корнеплоды, окрашенные менее интенсивно. Зеленые стручки фасоли содержат нитратов больше, чем желтые. Сходная зависимость между окраской и содержанием нитратов наблюдается у сортов сладкого перца. В арбузах и дынях много нитратов под коркой и в незрелых плодах. В сочных перезревших арбузах наличие нитратов легко определить по пустотам в мякоти, из которых выпадают семена.

В аналитической химии известно несколько методов качественного определения нитратов и нитритов в растворе.

1. На часовое стекло поместить три капли раствора дифениламина, пять капель концентрированной серной кислоты и несколько капель исследуемого раствора. В присутствии нитрат- и нитрит-ионов появляется темно-синее окрашивание.

2. К 10 мл исследуемого раствора прибавить 1 мл раствора, состоящего из 10%-го раствора реактива Грисса в 12%-й уксусной кислоте, и нагреть до 70–80 °С на водяной бане. Появление розового окрашивания свидетельствует о наличии нитрит-ионов.

Приготовление реактива Грисса. Реактив состоит из двух растворов.

Первый – растворить 0,5 г сульфаниловой кислоты при нагревании в 50 мл 30%-го раствора уксусной кислоты.

Второй – прокипятить 0,4 г a-нафтиламина в 100 мл дистиллированной воды. К бесцветному раствору, слитому с сине-фиолетового осадка, прилить 6 мл 80%-го раствора уксусной кислоты.

Перед применением оба раствора смешать в равных объемах.

3. К 10 мл исследуемого раствора прилить 10–15 капель щелочи, добавить 25–50 мг цинковой пыли, полученную смесь нагреть. Нитраты восстанавливаются до аммиака, который обнаруживается по покраснению фенолфталеиновой бумаги, смоченной в дистиллированной воде и внесенной в пары исследуемого раствора.

4. Оригинальные методы для определения нитратов и нитритов предложены А.Л.Рычковым (1-й Московский медицинский институт имени И.М.Семашко). Для их проведения можно воспользоваться аптечными препаратами: риванолом (этакридина лактат), физиологическим раствором (0,9%-й раствор хлорида натрия в дистиллированной воде), антипирином (1-фенил-2,3-диметилпиразолон-5).

Р и в а н о л ь н а я р е а к ц и я. К 1 мл исследуемого раствора прибавляют 1 мл физиологического раствора и смешивают с 1 мл риванольного раствора (таблетку риванола растворяют при нагревании в 200 мл 8%-й соляной кислоты). Если появится бледно-розовая окраска, значит, уровень нитратов и нитритов в питьевой воде недопустим.

А н т и п и р и н о в а я р е а к ц и я. Антипирин в присутствии 50 мг/л нитритов образует нитропроизводное, окрашенное в салатовый цвет. Если в растворе присутствуют следы дихромата калия, то чувствительность реакции сильно возрастает, и при содержании нитритов более 1,6 мг/л появляется розовая окраска.

Для проведения этого анализа 1 мл питьевой воды смешивают с 1 мл физиологического раствора (концентрация нитритов при таком разведении уменьшается вдвое), добавляют 1 мл раствора антипирина (1 таблетку антипирина растворяют в 50 мл 8%-й соляной кислоты) и быстро 2 капли 1%-го раствора дихромата калия. Смесь нагревают до появления признаков кипения. Если в течение 5 мин раствор становится бледно-розовым, то в нем содержится более 1,6 мг/л нитрит-ионов, а в анализируемой питьевой воде их вдвое больше. В этом случае содержание нитрит-ионов превышает предельно допустимую концентрацию.

Количественное определение суммарного содержания нитратов и нитритов проводят с помощью реактива Грисса, переведя предварительно нитраты в нитриты цинковой пылью в кислой среде при рН = 3. Затем 10 капель исследуемого раствора подкисляют 10 каплями уксусной кислоты и прибавляют 8–10 капель реактива Грисса. Через 5–10 мин появляется розовое или красное окрашивание.

Для определения количественного содержания нитрит-ионов используют серию стандартных растворов. Сначала готовят основной раствор, содержащий 1000 мг нитратов в литре. С этой целью 1,645 г нитрата калия, высушенного до постоянной массы при температуре 105 °С, растворяют в 1 л дистиллированной воды в мерной колбе. Из основного раствора готовят рабочие стандартные растворы (в день проведения анализа) с содержанием 100, 50, 25 и 10 мг/л разбавлением его соответственно в 10, 20, 40 и 100 раз. При проведении анализа с градуировочным раствором проводят те же операции, что и с анализируемой пробой. Затем интенсивность окраски исследуемого образца сравнивают с окраской эталонных растворов визуально или на фотоэлектроколориметре (табл.).

Ориентировочное содержание нитритов

При массовых анализах растений на содержание нитратов используют потенциометрический метод, который позволяет определить различные физико-химические величины и проводить количественный анализ путем измерения электродвижущей силы элемента. Этот метод основан на применении нитратселективного электрода, позволяющего быстро и точно проводить анализы вытяжек из свежего и сухого растительного материала. Метод хорош не только благодаря высокой точности, но и универсальности применения, в том числе и для растительной продукции, имеющей ярко окрашенный сок, мешающий распознаванию нитратов колориметрическими методами.

Нитратселективный электрод относится к ионоселективным электродам с жидкой мембраной, обладающей свойствами полупроницаемости и повышенной избирательности по отношению к определенному типу ионов. Это свойство позволяет определять активность анализируемого иона по результатам одного измерения, т. е. прямым потенциометрическим методом.

Жидкие мембраны изготавливают на базе ионообменного раствора в соответствующем растворителе. Этим раствором пропитывают стеклянный фильтр или синтетическую пористую пластинку (тефлон, поливинилхлорид и т. д.). К растворителю предъявляют следующие требования:

• не смешиваться с водой;
• обладать высокой вязкостью, чтобы не вытекать из мембраны;
• иметь пониженную упругость пара, чтобы не улетучиваться;
• иметь относительно высокую диэлектрическую постоянную, чтобы ассоциация ионов не выходила за разумные пределы.

Ионообменный раствор образует с исследуемым ионом диссоциирующее в той или иной степени ионное соединение или же связывает исследуемые ионы в комплекс, устойчивый в данном растворителе.

На рисунке представлена схема устройства ионо(нитрат)селективного электрода. Мембрана нитратселективного электрода содержит положительно заряженный комплексный ион переходного металла (Ni 2+ , Fe 2+ ) с хелатными группами о-фенантролина.

Рис. Схема ионоселективного электрода с жидкой мембраной:

1 – внутренний электрод сравнения (хлорсеребряный); 2 – исследуемый раствор; 3 – ионообменный раствор; 4 – пластиковый корпус устройства; 5 – жидкая мембрана, приготовленная из пористой диафрагмы, пропитанной ионообменным раствором

Предложены и другие жидкостные нитрат-электроды, полученные на основе растворов нитрата диметилгексилдецилбензиламмония в деканоле, нитратов тетраоктиламмония и полимерных ионообменных систем.

Однако для различных практических применений, особенно в почвоведении и агрохимии, отдают предпочтение пленочному нитрат-электроду на основе тетрадециламмоний нитрата в дибутилфталате.

Л и т е р а т у р а

Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая химия. М.: Просвещение, 1975;
Корыта И., Дворжак И., Богачкова В. Электрохимия. М.: Мир, 1975;
Никольский Б.П., Матерова Е.А. Ионоселективные электроды. Л.: Химия, 1980.

М.Д.Трухина,
Московский педагогический
государственный университет

источник

Сагайдак И.С .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ В ПРИРОДНОЙ ВОДЕ

Донецкий национальный технический университет

В данном докладе рассматриваются нитратомеры- приборы для измерения концентрации нитратов в воде, а также методы, с помощью которых реализуются работа этих приборов.

Ключевые слова: нитрататы, концентрация, нитратомер, потенциометрческий метод.

This report examines the nitrate — devices for measuring the concentration of nitrates in the water , as well as the methods bywhich the realized performance of these devices .

Актуальность. Качество среды жизни и состояние здоровья человека, его трудоспособность и продолжительность жизни определяется в первую очередь качеством атмосферного воздуха, питьевой воды и потребляемой пищи. Охрана здоровья человека становится актуальной задачей современности. В результате антропогенной деятельности человечество все больше отдаляет себя от природы и условий, которые способствовали формированию в процессе эволюции адаптационных механизмов организма. Человек становится заложником технического прогресса, испытывая давление иных, созданных им самим условий.

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. К одним из основных и наиболее опасных загрязнителей водных источников относятся нитраты. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих их значительные количества (от 25 мг/дм3 по азоту и выше), они могут оказывать токсическое действие. Избыточное количество нитратов вызывает не нормальный ход функционирования природных экосистем и живых организмов, происходит снижение биологической ценности продукции и возрастает негативное воздействие на человека и животных.[6]

Постановка задачи.

Определить процентное содержание нитратов в природной воде, с помощью автоматизированного определения и оценки количественного содержания нитратов в воде.

Разработать структурную схему измерительного канала нитратов в природной воде.

Основная часть.

Объектом контроля являются водоемы нашего региона, такие как: река Кальмиус , канал «Северский Донец-Донбасс», водохранилища, из которых берется вода и на технические нужды, и на производство питьевой воды.

Одной из причин загрязнения питьевой воды является рост городов, который приводит как к повышению водопотребления, так и к увеличению количества сточных вод. Промышленные и сельскохозяйственные предприятия сбрасывают в реки загрязняющие вещества. В результате в природных водах уменьшается количество растворённого кислорода, ухудшаются условия разложения органических веществ, которые интенсивно накапливаются, увеличивается концентрация азота, фосфора, различных металлов, хлорорганических и других вредных соединений. Нитраты — соли азотной кислоты. В результате деятельности бактерий в водоемах аммонийные ионы могут переходить в нитрат-ионы, кроме того, во время гроз некоторое количество нитратов возникает при электрических разрядах – молниях. Повышенное содержание нитратов в поверхностных водоемах ведет к их зарастанию, азот, как биогенный элемент, способствует росту водорослей и бактерий. Это называется процессом эвтрофикации. [1]

Процесс этот весьма опасен для водоемов, так как последующее разложение биомассы растений израсходует весь кислород в воде, что, в свою очередь, приведет к гибели фауны водоема.

Азотосодержащие вещества входят в состав удобрений (нитраты NO3-, нитриты NO2- и аммонийные соли NH4+) почти всегда присутствуют во всех водах, включая подземные, и свидетельствуют о наличии в воде органического вещества животного происхождения. Являются продуктами распада органических примесей, образуются в воде преимущественно в результате разложения мочевины и белков, поступающих в неё с бытовыми сточными водами. [2]

По нормам СанПиН ПДК в воде нитритов — 0,5 мг/л; нитратов — 50,0 мг/л.

Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Очень важно проверять на содержание нитратов воду из колодцев, родников, водопроводную воду, особенно в районах с развитым сельским хозяйством. Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона ; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона , и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов . Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма, подавляется кроветворная функция, особенно у детей.

Под воздействием нитратов (выше 44,6 мг/л) снижается артериальное давление, повышается риск заболеваний хроническими нефритами и гепатитами. Однако повышенное содержание нитратов в воде опасно для здоровья не только детей, но и взрослых. Это связано с ролью нитратов в синтезе нитрозаминов и нитрозамидов , которым свойственно мутагенное и канцерогенное действие и как следствие — повышению онкологической заболеваемости населения. Также повышенное содержание нитратов может являться первопричиной высокой мертворождаемости, токсикозов при беременности, врожденных аномалий развития. [5]

Количество нитратов в природных водах определяется воздействием комплекса факторов (биологические, гидрохимические, геоморфологические, климатические, физико-химические свойства почв водосборной территории).

Содержание нитратов в природных водах в зависимости
от источника загрязнения

источник

Определение нитратов методами спектрофотометрии, флюориметрии, потенциометрии, кондуктометрии и хроматографии. Экспресс-методы определения нитратов. Визуально-колориметрическое определение по индикаторному порошку. Определение по длине окрашенной зоны.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нитратное загрязнение характерно для различных природных сред и объектов окружающей среды. Особенно актуальна эта проблема для оценки качества питьевой воды и пищевых продуктов сельскохозяйственного происхождения, а также для изучения процессов антропогенной эвтрофикации водных объектов и решения проблемы загрязнения окружающей среды. В связи с разнообразием объектов, в которых регламентируется содержание нитратов, в литературе по аналитической химии, сборниках разрешенных к применению методик и в Технических нормативных правовых актах (ТНПА) присутствует большое разнообразие методик определения нитрат-ионов.

Большинство методик определения нитратов связаны с необходимостью использования сложного и дорогостоящего оборудования. Однако, некоторые из них после соответствующей модификации могут быть применены для создания простых в использовании тест-средств [7, с197]. Разработка новых методик измерений содержания нитратов тест-методами является одним из важных направлений в аналитической химии азота.

Таким образом, целью нашей работы является подбор методов определения нитрат-ионов, пригодных для создания тест-средств на их основе.

В связи с этим перед нами стояли следующие задачи:

· Определить критерии методов, пригодных для изготовления тест-средств на их основе.

· Провести обзор методов определения нитрат-ионов.

· Предложить методы определения нитрат-ионов, наиболее подходящие для создания тест-средств.

1. Методы определения нитратов

1.1 Методики определения нитратов методом спектрофотометрии

Спектроскопические методы широко применяют для определения нитратов. Методы можно разделить на 4 группы.

1. Методы, основанные на нитровании органических соединений, особенно фенолов. Применяют хромотроповую кислоту, 2,4-кесиленол, 2,6-ксиленол, фенолдиульфоновую кислоту и 1-амино-пирен.

2. Методы, основанные на окислении органических соединений, например, бруцина.

3. Методы, основанные на восстановления нитрата до нитрита или аммиака, которые затем определяют. Лучшим методом этой группы является восстановление до нитрита и определение последнего реактивом Грисса.

4. Метод основанный на поглощении нитрата в УФ-области.

Принципиальная схема любого спектрального прибора (рис. 1.1) состоит из трех основных частей: осветительной I, спектральной (оптической) II, и приемно-регистрирующей III.

Спектроскопические методы подчиняются закону Бугера- Ламберта-Бера, который звучит так: определение ослабления пучка монохроматическим светом при его прохождении через поглощающее вещество.

Определения нитратов колориметрическим методом с бруцином.

Сущность метода состоит в том, что нитрат- и нитрит- ионы взаимодействуют с бруцином в среде серной кислоты при различной кислотности: Нитрит-ионы при более низкой концентрации (17 вес ,%), нитрат-ионы при более высокой (50 вес. %). Нитрат-ионы образуют с бруцином сначала соединение красного цвета, но затем окраска быстро изменяется на желтую, сильно поглощенную в области 400-420 нм. Чувствительность метода примерно 0,1 мкг NO3-/мл. Наилучшие результаты получаются в диапазоне 1-4 мкг/мл, когда кривая поглощение концентрация NO3- близка клинейной. В смеси H2SO4 и HCIO4 следует спектрофотометрировать раствор при 430 нм. Ошибка определения составляет «плюс, минус» 1,5%. Мешают Fe, Cu, K, Na, Mn, Zn, AI, CI-, F-, B-. В растворах, содержащих NO-3 и NO-2 , нитриты предварительно окисляют до NO-3 с помощью KMnO4. Определение NO-3 в присутствии NO-2 можно проводить также в более кислой среде (>6,5М), причем к анализируемому раствору добавляют KNO3, так как специальными опытами установлено, что присутствие 2-10 мкг NO-2 дает постоянное, легко учитываемое завышение оптической плотности фотометрируемого раствора. [4, c 99-100]

Определения нитратов колориметрическим методом с дифениламином.

Сущность метода определения нитратов колориметрическим методом с дифениламином основан на колориметрировании окрашенных продуктов реакции, получающихся при взаимодействии дифениламина с нитрат ионами в сильно кислой среде. При этом дифениламин окисляется азотной кислотой и образуется хиноидная аммониевая соль дифенилбензидина, окрашенная в интенсивно синий цвет. В пробирку наливают 1 мл анализируемой воды, прибавляют 1 каплю раствора NaCl и осторожно по стенкам пробирки, избегая перемешивания, приливают 2-3мл 0.017 % раствора дифениламина в серной кислоте. В присутствии нитратов на границе соприкосновения растворов образуется голубое кольцо, скорость появления которого и интенсивность окраски зависят от содержания нитратов. Примерное количество нитратов можно определить по данным табл. №1 Раствор дифениламина готовят растворением 170 мг дифениламина в серной кислоте. Для этого 170г дифениламина растворяют в мерной колбе на 1000 мл добавлением дистиллированной воды, в которую перед этим добавляют около 50-100мл концентрированной серной кислоты. После растворения дифениламина колба наполняется до метки серной кислотой. Раствор хлорида натрия готовят растворением 20г NaCl в колбе на 100 мл дистиллированной водой.

Объем воды для количественного

не появляется в течение 5 мин

через 5 мин слабо-голубое кольцо

через 5 мин явно-голубое кольцо

через 1 мин слабо-голубое кольцо, переходящее через 3-5мин в ярко-синее

Количественное определение нитрат ионов проводят фотоколориметрически на приборе ФЭК салицилатным методом. Сущность метода состоит в образовании нитратов с салицилатом натрия в присутствии серной кислоты комплексов желтого цвета.

К 20 мл пробы добавляют 2 мл салицилата натрия, выпаривают в фарфоровой чашке досуха, охлаждают, добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты и оставляют на 10 минут. Добавляют 15 мл дистиллированной воды и 15 мл сегнетовой соли. Переносят в колбу на 50 мл, доводят раствор до метки дистиллированной водой и определяют оптическую плотность при 410 нм в кювете на 2 см. Содержание нитрат ионов определяют по градуировочной кривой, которая строится в диапазоне от 0,1 до 4,0 мг NO3-.

1. Основной стандартный раствор КNO3 0,1 мг N/л : 0,7216 г КNO3 растворяют в мерной колбе на 1 литр и добавляют 1 мл хлороформа.

2. Рабочий стандартный раствор: 10 мл раствора № 1 разбавляют в колбе на 100 мл и получают раствор 0,01 мг N/л.

3. Раствор салицилата натрия, 0,5 %.

4. Щелочной раствор сегнетовой соли. 400 г NaOH и 60 г сегнетовой соли растворяютв 1 литре дистиллированной воды.

5. Серная кислота, х.ч или ч.д.а., концентрированная.

6. Гидроксид алюминия, суспензия. Растворяют 125 г алюмокалиевых или алюмоаммонийных квасцов в 1 л дистиллированной воды, нагревают до 60° С и медленно при непрерывном перемешивании прибавляют 55 мл концентрированного раствора аммиака. Дают постоять 1 час, переносят в большую бутыль (8л) и промывают осадок многократной декантацией дистиллированной водой. [5, c 37-38]

Объем стандартного раствора, мл

Определение восстановлением до аммиака

Сущность методасостоит в том, что нитраты восстанавливаются до аммиака действием сплава Деварда или металлического алюминия в щелочной среде. Аммиак отгоняют в раствор борной кислоты и определяют титриметрическим или фотометрическим методом.

Мешающие вещества. Определению мешают ионы аммония и свободный аммиак. Для удаления их раствор подщелачивают и аммиак отгоняют, при этом можно его определить в отгоне. Нитриты восстанавливаются в ходе анализа вместе с нитратами до аммиака , их определяют вместе с последними. Если содержание нитритов велико, то лучше их предварительно разрушить, и затем отделить содержимое одних нитратов.

При относительно малом содержании нитритов. К 100 мл анализируемой воды приливают 2 мл раствора едкого натра или едкого кали и для удаления концентрируют кипячением до объема 20 мл. Затем переносят раствор в колбу или цилиндр Несслера , разбавляют до 50 мл дистиллированной, не содержащей аммиака водой и вводят 0,5 г сплава Деварда . Чтобы защитить сосуд от попадания в него пыли и в то же время не препятствовать выделению водорода, закрывают сосуд пробкой клапаном Бунзена и оставляют на 6 ч. Затем переносят раствор в колбу для перегонки, разбавляют 200 мл водой, не содержащей аммиака, отгоняют аммиак в раствор борной кислоты и заканчивают определение аммиака титриметрическим или фотометрическим методом.

Найденное содержание аммиака пересчитывают на азот и таким образом находят суммарное количество содержание азота нитритов и нитратов в пробе.

При высоком содержании нитритов. Пробу 100 мл анализируемой воды, нейтрализуют титрованным раствором кислоты или щелочи, прибавляют 10 мл буферного раствора, вводят 0,2 г хлорида аммония и выпаривают досуха на водяной бане. Нитриты при этом реагируют с ионами аммония, образуя азот. Остаток растворяют в 100 мл дистиллированной воды, прибавляют едкого натра и упаривают раствор при кипячении до объема 25 мл, удаляя таким способом аммиак. Дальше продолжают , как описано в разд. 1 , и получают содержание азота нитратов, поскольку нитриты были удалены предварительной обработкой.

Дистиллированная вода, не содержащая аммиака.

Едкий натр или едкое кали, раствор. Раствор 250 г NaOH или КОН в 1250мл дистиллированной воды, прибавляют несколько полосок алюминиевой фольги и дают водороду выделиться в течении ночи. Затем раствор доводят кипячением до 1 л.

Хлорид аммония и сплав Деварда. [9, c 125]

Определение нитратов восстановлением до нитритов.

Сущность метода. Предназначен для определения нитратов в поверхностных водах с содержанием 0,01-0,035 мг /л. В случае более высоких концентраций нитратов пробу перед определением необходимо разбавлять дважды дистиллированной водой.

Принцип метода метод основан на восстановлении нитратов металлическим кадмием

И последующем определении образующихся нитритов с реактивом Грисса или N-(нафтаил)- этилендиамином и сульфаниламидом. Эффективность кадмия как восстановителя значительно возрастает, если он предварительно обработан раствором соли меди. Восстановленная при этом медь оседает на поверхности кадмия, образуя с ним гальваническую пару. Степень восстановления нитратов зависит от pH раствора и максимальная при рН =9,6. Продолжительность работы кадмиевого редуктора достаточно велика несколько сотен проб.

Оптическую плотность раствора нитритов определяют при л = 536 нм (v=18600 см-1). Линейная зависимость между оптической плотностью растворов и концентраций нитритов сохраняется в пределах от 0,010 до 0,35 мг N/л.

Характеристики метода. Минимальная определяемая концентрация 0,010 мг N/л. Относительное стандартное отклонений U при концентрациях от 0,100 до 0,300 составляет 5,0 % (N=30). Продолжительность определения единичной пробы 1 ч. Серия из 6 проб определяется в течении 2 ч.

Мешающие влияния. Определению мешают гумусовые вещества. Последние вступают во взаимодействие с медью и кадмием с образованием комплексных соединений, накапливающихся на поверхности металла и нарушающих нормальную работу редуктора. Поэтому при анализе окрашенных вод необходима предварительная обработка исследуемой пробы активированной окисью алюминия, не содержащей нитратов.

Для этого в пробу окрашенной воды объемом 300-350 мл насыпают окись алюминия объемом примерно равным 25мл, хорошо взбалтывают, дают немного отстояться и фильтруют через неплотный фильтр (белая или красная лента).

При значительном содержании сероводорода предварительно добавляют CdCI2 в небольшом избытке к сульфид-иону и отфильтровывают или центрифугируют осадок CdS. В противном случае на поверхности кадмия образуется сульфид, нарушающий работу редуктора.

Для анализа отбирают две порции исследуемой воды: 25 и 100 мл. В первой из них определяют нитриты , а во второй проводят восстановление нитратов до нитритов. Для этого к 100 мл анализируемой воды, помещенным в колбу или стакан на 250 мл, прибавляют 2 мл раствора хлорида аммония. Содержимое колбы перемешивают и пропускают через кадмиевый редуктор со скоростью 8-10 мл/ мин по секундомеру. Первые 70 мл пробы, прошедшие через редуктор, отбрасывают, последующие 25мл отбирают в отдельный приемник и сразу добавляют около 10мг сухого реактива Грисса.

Смесь перемешивают и через 40 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофтометре (л+536 нм, v=18600см-1 ) . Содержание нитритов находят по калибровочной кривой.

Построение калибровочной кривой.

Для построения калибровочной кривой в мерные колбы емкостью 100 мл приливают 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 мл рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. Концентрации этих растворов соответственно равны 0; 0,025; 0,050; 0,10; 0,15; 0,20; 0,30 мг N/л. Проводят определение нитратов. Строят калибровочную кривую, откладывая на оси абсцисс концентрацию нитратов в мг N/л, на оси ординат- оптическую плотность.

Расчет. Содержание нитритов Cх в мг N/л рассчитывают по формуле: Cх= Сn- C1, где С-концентрация (мг N/л) нитратов и нитритов в растворе, пропущенном через редуктор. Последнюю находят по калибровочной кривой для нитритов; n- степень разбавления исходной пробы воды (в случае, если исследуемую пробу не разбавляю, n=1; если взято 20 мл и разбавлено до 100 мл, n=5 ); C1 — концентрация нитритов в исследуемой воде, найденная по калибровочной кривой для нитритов, мг N/л.

Раствор хлорида аммония х.ч. 175 мг хлорида аммония растворяют в дистиллированной воде и объем раствора доводят водой до 500 мл. Устойчив в течении нескольких месяцев.

Раствор сульфата меди х.ч. растворяют в дистиллированной воде и объем раствора доводят , до 1 л.

Кадмий металлический, 99,9% омедненный. Редуктор заполняют омедненным кадмием в виде опилок.

Соляная кислота, 5%-ная. 143 мл концентрированной соляной кислоты разбавляют до 1л. дистиллированной водой.

Реактив Грисса, х.ч. Готовый сухой реактив перед употреблением растирают в ступке.

Окись алюминия, квалифицированная. 50 г окиси алюминия заливают 200 мл 2 н. КОН на 10 ч, а затем деконтацией отмывают до нейтральной реакции по индикаторной бумаге. Хранят в склянке с притертой пробкой.

Раствор едкого кали КОН, х.ч. , 2 н 22,4 г КОН растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и объем раствора доводят до 200 мл. Раствор готовят перед употреблением. [6, c298-299]

1.2 Методики определения нитратов методом флюориметрии

Флюориметрия (люминесцентный анализ) — определение концентрации вещества по интенсивности флюоресценции, возникающей при облучении вещества ультрафиолетовыми лучами. При соответствующих условиях этим путём можно обнаружить наличие ничтожных количеств вещества. Люминесцентный анализ делится на макроанализ — при наблюдении невооруженным глазом, и микроанализ, когда наблюдение производится при помощи микроскопа. [9, c 133 ]

Описан чувствительный флюориметрический метод определения нитрата, основанный на одностадийной реакции. При взаимодействии нитрата с флюоресценом в кислой среде образуется динитрофлюоресценин. Флуоресценцию измеряют при 485 нм и возбуждении 435 нм. Предел обнаружения нитрата в растворе составляет 0,01 мкг/мл. определению мешают хлориды, бромиды и иодиды. Определению не мешает 10-кратный избыток нитрита, большее содержания мешают. Для Флюориметрического определения нитрат-ионов применен 2,3- диаминонафталин. [9, c 133 ]

Сначала нитрат восстанавливают до нитрита, который взаимодействует с реагентом. Интервал определяемых содержаний нитрата в растворе — 0,05-5 мкг/мл. Предел обнаружения можно снизить в 5 раз.

Разработан автоматический анализатор нитрата с производительностью 20проб в 1ч, использованной для анализа воды и осадков с предельным содержанием нитратного азота 5мкг/л. Определению не мешают высокие содержания хлорида, сульфида и гуминовых кислот.

Метод инфракрасной спектроскопии.

Для идентификации анионов методом ИК-спектроскопии применен нитрон. В спектрах поглощения нитрата нитрона наблюдаются характеристические полосы при 1370 и 1337 см-1. Разработан количественный метод определения нитратов, основанный на поглощении в области 1370 см-1 . При определении миллиграммовых содержании нитрата относительное стандартное отклонение составляет около 5%. Определению не мешают двукратные содержания NO2-, СI; BrO3-. Изучена возможность определения нитрита методом ИК-отражательной спектроскопии .

1.3 Методики определения нитратов методом потенциометрии

В основе потенциометрических измерений нежит зависимость равновесного потенциала электрода от активности (концентрации) определяемого иона. Для измерений необходимо составить гальванический элемент из подходящего индикаторного электрода и электрода сравнения, а также иметь прибор для измерения потенциала индикаторного электрода в условиях, близких к термодинамическим, т. е. без отвода заметного тока от гальванического элемента при замыкании цепи.

Различают прямую и косвенную потенциометрию, или потенциомет-рическое титрование. Существует два метода применения нитрат-селективных электродов. Один метод основан на построении эмпирического градировочного графика зависимости электродного потенциала от концентрации нитрата или на построении этой же зависимости в полулогарифмических координатах. В последнем случае для определения NО3- используют линейную зависимость потенциала от логарифма концентрации NO3-. Электродом сравнения обычно служит каломельный электрод.[1, c132]

Другой метод, нашедший применение в анализе, основан на применении нитратного электрода для потенциометрического титрования, а именно для установления точки эквивалентности. Интервал определяемых концентраций NO3- составляет 10-6 — 10-1 М. Определению не мешают умеренные содержания CI-, SО4-2 Р04-3 и СО3-2 мешает нитрит, но его влияние можно устранить описанными ранее приемами. Электрод не чувствителен к катионам. Наибольшие помехи оказывают ионы I-, СIO3- и СIO-. Нитратный электрод может быть применен в широком интервале кислотности от рН = 2 до

Описан электрод для работы в сильнокислой среде, в котором активным компонент тетра дециламмонийнитрат, находится в полимерной матрице из поливинилхлорида, пластифицированной дибутилфталатом или диоктилфталатом . Электрод позволяет определять НNО3 в интервале концентраций 10-4 — 6,2 М. .[9,134]

Важное преимущество ионоселективного электрода заключается в возможности применения его для автоматизации анализа . Анионы, образующие устойчивые комплексы или малорастворимые осадки (например, хлориды) можно определять методом потенциометрического титрования, причем конечную точку устанавливают с помощью ионоселективного электрода. Для определения нитрата этот метод применить труднее. Тем не менее описан метод титрования нитрата сульфатом дифенилталлия(III) и нитроном. Основные недостатки метода связаны с мешающим влиянием галогенидов и сравнительно высоким уровнем определяемых содержаний нитрата. .[9, с135]

Колориметрический метод с фенолдисульфокислотой.

(HOC6H5 (S03H)2). ГОСТ 18826-73

Метод основан на реакции между нитратами и фенолдисульфоновой кислотой с образованием нитропроизводных фенола, которые со щелочами образуют соединения, окрашенные в желтый цвет. Определению мешают хлориды в концентрации более 10мг/л; их влияние устраняется в ходе анализа добавлением сульфата серебра. При содержании нитритов более 0,7 мг/л получаются завышенные результаты. Определению мешает цветность воды более 20-25С; в этом случае к 150мл исследуемой воды добавляют 3 мл суспензии гидроксида алюминия, пробу тщательно перемешивают и после отстаивания в течение нескольких минут осадок отфильтровывают, отбрасывая первую порцию фильтрата. Чувствительность метода 0,1 мг/л нитратного азота. [8, c69]

Фенолдисульфокислота. 25 г кристаллического бесцветного фенола (если препарат окрашен то необходимо его очистить перегонкой) растворяют в 150 мл серной кислоты с 1,84 г/см3 и нагревают в течении 6 ч на водяной кипящей бане в колбе с обратным холодильником. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой.

Сульфат серебра, раствор. 4,4 сульфата серебра растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л в мерной колбе. 1 мл раствора эквивалентен приблизительно 1 мг хлор-иона. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой.

Гидроксид алюминия, суспензия для коагуляции.

Стандартный раствор нитрата калия. 0,7216 г нитрата калия, высушенного при 105 С до постоянной массы, растворяют в дистиллированной воде и в мерной колбе доводят объем раствора до 1 литра. Для консервации прибавляют 1 мл хлороформ. В 1 мл раствора содержится 0,1 мг нитратного азота.

Для анализа отбирают 100мл или менее прозрачной воды или фильтрата (содержание нитратного азота в этом объеме не должно превышать0,4мг), добавляют раствор сульфата серебра в количестве, эквивалентном содержанию хлор-иона в исследуемой пробе. После осаждения сухого осадка добавляют в чашу 1 мл и фенолдисульфоновой кислоты и тотчас же растирают стеклянной палочкой до полного смешения с сухим остатком. Добавляют 15-20 мл дистиллированной воды и через 10мин 5 мл концентрированного аммиака до максимального развития окраски. Окрашенный раствор переносят в колометрический цилиндр или мерную колбу на 100 мл, ополаскивают чашу небольшими порциями дистиллированной воды, сливая в эту же колбу, и доводят оббьем до метки дистиллированной водой. Определяют оптическую плотность окрашенного раствора на фотоколориметре с синим светофильтром (г =480 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2см по отношению с дистиллированной воде с добавлением всех реактивов.

Приготовление шкалы стандартных растворов и построение калибровочного графика 0,2 — 0,5-1,0-1,5-2 мл стандартного раствора выпаривают в фарфоровых чашках досуха и продолжают как при анализе пробы. Получают шкатулку растворов с содержанием 0,03-0,05-0,10-0,15-0,20 мг азота нитратов. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание азота нитратов (мг). Содержание нитратов (мг/л) рассчитывают по формуле:

где А — количество азота нитратов, найденное по калибровочному графику или по шкале стандартных растворов (мг); V — объем пробы, взятой для анализа (мл).[8, с70]

Колориметрический метод с салициловокислым натрием C7 H3NaO3. ГОСТ 18826-73.

Сущность метода основана на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет. Определению мешают цветность воды, влияние которой устраняется так же, как и в методе с фенолдисульфокислотой; хлориды в концентрации, превышающей 200 мг/дм3, которые удаляют добавлением раствора сернокислого серебра к 100 см3 исследуемой воды в количестве, эквивалентном содержанию хлор-иона. Осадок хлорида серебра отфильтровывают или отделяют центрифугированием; нитриты в концентрации 1-2 мг/дм3 и железо в концентрации более 0,5 мг/дм3. Влияние железа может быть устранено добавлением 8-10 капель раствора калия-натрия виннокислого перед выпариванием воды в фарфоровой чашке. Чувствительность метода 0,1 мг/л азота нитратов. [8, c71]

Татрат калия-натрия (сегнетовая соль), 30% раствор.

Салицилат натрия, 0,5% раство. Применяют свежеприготовленным.

Гидроксид натрия, 10 н. раствор

Сульфат серебра, раствор. Сульфат серебра, раствор. 4,4 сульфата серебра растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л в мерной колбе. 1 мл раствора эквивалентен приблизительно 1 мг хлор-иона. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой

Стандартный раствор нитрата калия. 0,7216 г нитрата калия, высушенного при 1050С до постоянной массы, растворяют в дистиллированной воде и в мерной колбе доводят объем раствора до 1 литра. Для консервации прибавляют 1 мл хлороформ. В 1 мл раствора содержится 0,1 мг нитратного азота.

10 мл исследуемой воды помещают в фарфоровую чашку. Прибавляют 1 мл раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 мл концентрированной серной кислоты, тщательно растирают его стеклянной палочкой и оставляют на 10 мин. Затем добавляют 5-10 мл дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл. Прибавляют 7 мл 10 н. раствора едкого натра, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают. В течение 10 мин после прибавления едкого натра окраска не изменяется. Сравнение интенсивности окраски исследуемой пробы производят фотометрическим методом, измеряя оптическую плотность раствора с фиолетовым светофильтром в кюветах с толщиной рабочего слоя 2-5 см при фиолетовом светофильтре (г =480 нм) по отношению у дистиллированной воде с добавлением всех реактивов. Из найденных значений оптической плотности вычитают оптическую плотность нулевой пробы и по калибровочному графику находят содержание нитратов.

Построение калибровочного графика

Для приготовления стандартных растворов в колориметрические пробирки с отметкой на 10 мл отбирают 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 и 10 мл рабочего стандартного раствора азотнокислого калия (1 мл — 0,01 мг N) и доводят дистиллированной водой до отметки. Содержание нитратного азота в растворах соответственно будет равно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0; 10,0 мг/л. Затем растворы переносят в фарфоровые чашки, прибавляют по 1 мл раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. Сухой остаток обрабатывают так же, как описано при анализе пробы исследуемой воды. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряют с помощью электрофотоколориметра, используя фиолетовый светофильтр и кюветы с толщиной рабочего слоя 1-5 см. Из полученных величин вычитают оптическую плотность нулевой пробы и результаты наносят на график.

Содержание нитратов (X), мг/дм3, вычисляют по формуле в пересчете на нитратный азот.[8, c72]

Разработаем автоматический анализатор нитрата с производительностью 20проб в 1ч, использованной для анализа воды и осадков с предельным содержанием нитратного азота 5мкг/л. Определению не мешают высокие содержания хлорида, сульфида и гуминовых кислот.

Определение содержания нитратов в почве по Грандваль-Ляжу

Определение нитратов проводится в день взятия пробы и при естественной влажности почвы. Метод основан на взаимодействии нитратов с дисульфофеноловой кислотой с образованием тринитрофенола (пикриновая кислота), который в щелочной среде даёт жёлтую окраску за счёт образования тринитрофенолята калия (или натрия в зависимости от используемой щёлочи) в количестве, эквивалентном содержанию нитратов желтое окрашивание. Интенсивность окраски определяют на фотоколориметре.

На технических весах берут 20 г свежей почвы и помещают в колбу объёмом 150-200 см3. Приливают цилиндром 100 см3 дистиллированной воды (или 0,02 н. раствора K 2SO4 ) и взбалтывают на ротаторе в течение 3 мин по песочным часам. Фильтруют в сухую посуду через воронку с двойным складчатым бумажным фильтром, стараясь перенести максимальное количество почвы на фильтр. Не следует наливать раствор в воронку более 1/2 её объёма. Если фильтрат мутный, в колбу с почвой прибавляют 3 — 5 г активированного угля, либо фильтруют до конца и добавляют в фильтрат 0,4 см3 7%-го раствора щелочи и 0,6 см3 13%-го раствора AI2(S04)3 на 100 см3 вытяжки. Выпавший осадок отфильтровывают через чистый фильтр.

Берут пипеткой 25-50 см3 прозрачного фильтрата в фарфоровую чашку объёмом 50-100 см 3 . И выпаривают содержимое на водяной бане до 1 капли. При пересушивании сухого остатка могут быть потери нитратов. Чашку снимают с водяной бани и осадок досушивают на воздухе. В фарфоровую чашку после охлаждения приливают пипеткой 1 см 3 дисульфофеноловой кислоты и тщательно растирают сухой остаток небольшой стеклянной палочкой. Для удобства работы чашку ставят на специальную подставку, приливают в нее 10-15 см3 дистиллированной воды, перемешивают и опускают в раствор кусочек лакмусовой бумаги 1 см2. Небольшими порциями из бюретки приливают 20%-й раствор щёлочи до окрашивания лакмусовой бумаги в синий цвет. При этом образуется комплексное соединение устойчивой жёлтой окраски. Если раствор помутнеет, добавляют 2-3 капли щёлочи, постоянно перемешивая стеклянной палочкой. Переносят количественно содержимое чашки в мерную колбу на 50 или 100 см3 через небольшую воронку без фильтра. Доводят раствор до метки, закрывают пробкой и взбалтывают. Раствор колориметрируют с синим светофильтром. Длина волны 400 — 440 нм.

Построение калибровочного графика.

Стандартный раствор: 0,1631 г перекристаллизованного KNO3 растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе на 1 дм3.

Образцовый раствор: 10 см3 стандартного раствора переносят пипеткой в мерную колбу на 100 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. В 1 см3 полученного раствора содержится 0,01 мг NO3- или 0,00226 мг N. В мерных колбах на 50 или 100 см3 готовят стандартную шкалу в соответствии с таблицей, предварительно выпарив соответствующее количество образцового раствора. При выпаривании небольших количеств (1-5 см3) образцового раствора в чашку приливают 5-10 см3 дистиллированной воды во избежание пересушивания сухого остатка. Окрашивание растворов калибровочной шкалы проводится в соответствии с описанной выше методикой. № колбы 1 2 3 4 5 6 7 Количество образцового р-ра, см3 1 2 5 10 15 20 25 Содержание NO3- в колбе, мг 0,01 0,02 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25.

20%-й раствор NaOH или КОН. 20 г NaOH или KOH растворить в 80 см3 дистиллированной воды. Лакмусовая бумага. [3, 156-157]

Ионометрический метод определения содержания нитратов

Сущность метола заключается в извлечении нитратов раствором алюмокалиевых квасцов и последующем измерении концентрации нитратов с помощью ионоселективного электрода.

Среднюю пробу сена, силоса, сенажа, зеленых кормов и т. п. измельчают на измельчителе проб растений, соломорезке или ножницами на отрезки длиной 1 —3 см. Методом квартования выделяют часть пробы, масса которой после высушивания должна быть не менее 50 г. Высушивание проб проводят до воздушно-сухого состояния при температуре 60—65 0С. Воздушно-сухую пробу размалывают на лабораторной мельнице и просеивают через сито. Остаток на сите измельчают ножницами и добавляют к просеянной части и тщательно перемешивают.

При анализе проб зеленых кормов, силоса и сенажа в натуральном виде выделенную часть измельченной средней пробы используют непосредственно для анализа или после размалывания на мельнице в течение 2—4 мин.

Из средней пробы комбикормов или комбикормового сырья методом квартования выделяют окаю 50 г материала, размалывают без предварительного подсушивания и просеивают через сито. Остаток на cите с массовой долей не более 4 % измельчают ножницами, добавляют к просеянной части и тщательно перемешивают.

Пробы жидких кормов анализируют без предварительной подготовки.

Приготовление раствора алюмокалиевых квасцов с массовой долей1 % (экстрагирующий раствор)

10 г алюмокалиевых квасцов взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, переносят в химический стакан вместимостью 1000 см3 и растворяют в 990 см3 дистиллированной воды.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года. При появлении мути или осадка раствор заменяют свежеприготовленным.

Приготовление экстрагирующего раствора для определения нитратов в культурах семейства капустных

10 г алюмокалиевых квасцов переносят в химический стакан вместимостью 1000 см3, растворяют в 990 см3 дистиллированной волы. Затем (1.0±0.001) г марганцово-кислотного калия помешают в ту же колбу и добавляют 0,6 см3 концентрированной серной кислоты. Полученную смесь взбалтывают до растворения всех градиентов, доводят раствор до метки дистиллированной водой и хранят в склянке с притертой пробкой.

При анализе комбикормов с использованием нитратомеров 5 г навески разбавляют 45 см3 алюмокалиевых квасцов.

Из предварительно измельченной на тарелке пробы корнеклубнеплодов берут навеску массой 10 г, взвешенную с погрешностью не более 0,1 г. Навеску помешают в технологическую емкость вместимостью 100 или 200 см3, приливают 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов и перемешивают с помощью мешалки в течение 3 мни. Перемешивание можно заменить гомогенизацией в течение 1 мин.

Из предварительно измельченной ножницами пробы травянистых кормов берут навеску массой 10 г, взвешенную с погрешностью не более 0.1 г. Навеску помешают в стакан гомогенизатора, приливают 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизируют в течение 1—2 мин. при отсутствии гомогенизатора возможно измельченную массу с экстрагирующим раствором нагревать в кипящей водяной бане в течение 15 мин с последующим охлаждением и доведением до первоначального объема.

При анализе трав семейства капустных (рапс, редька. горчица, свербига и г. д.) или кормов, в которые одним из компонентов входят эти травы, (10-0.1) г измельченного материала помещают в технологическую емкость вместимостью 100—200 см3, добавляют 50 см3 экстрагирующий раствор , перемешивают с помощью мешалки в течение 3 мин. Затем при помешивании добавляют по каплям (1.0—0,5 см3) 33 %-ного раствора перекиси водорода до обесцвечивания раствора. В полученной суспензии измеряют концентрацию нитрат-ионов.

Для сочных кормов с целью ускорения и снижения трудоемкости анализа возможно использование сока для анализа. Пробу, подготовленную для анализа, пропускают через соковыжималку. Полученный сок собирают в одну емкость и перемешивают. При анализе всех культур, кроме семейства капустных, отбирают пипеткой 10 см3 сока с погрешностью не более 0,1 см3, помешают в технологическую емкость вместимостью 100—200 см3, прибавляют 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов , перемешивают и в полученном растворе измеряют концентрацию нитрат-ионов.

При анализе трав семейства капустных к (10±0,1) см3 сока, помешенного в технологическую емкость вместимостью 100—200 см3, добавляют 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов . Раствор перемешивают и измеряют концентрацию нитрат-ионов.

Концентрацию нитрат-ионов измеряют непосредственно в логарифмических единицах рСо (рСNO3 — log СNO3. ) по шкале иономера, предварительно отградуированною по растворам сравнения, или в милливольтах с последующим определением значения единиц pCNO3 по градуировочному графику, построенному по результатам измерения ЭДС электродной пары в растворах сравнения, или на приборах, имеющих преобразователи значений концентрации нитрат-ионов в растворе в значения их концентрации в исследуемой продукции.

Перед измерениями и после градуировки прибора электроды тщательно ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и погружают в испытуемые пробы. Показания прибора считают не менее чем через 1 мин после прекращения заметного дрейфа показаний прибора. При переходе от одной пробы к другой электроды ополаскивают дистиллированной водой и промокают фильтровальной бумагой. Температура анализируемых проб и растворов сравнения должна быть одинаковой. Настройку прибора проверяют по растворам сравнения не менее трех раз в течение рабочего дня, используя каждый раз свежие порции раствора сравнения. Перед каждой проверкой настройки иономера нитратный ионоселективный электрод выдерживают в растворе сравнения концентрации с (NO3) = 0.0001 моль/дм3 в течение 3—4 мин.

1.4 Методики определения нитратов методом кондуктометрии

Прямые кондуктометрические измерения.

Аналитическое использование кондуктометрии обладает характерными чертами, связанными с низкой селективностью кондуктометрического детектирования. Однако, близкие значения эквивалентных электропроводностей ионов не позволяют говорить о том, что какой-либо ион может целиком определять электропроводность всего раствора. Таким образом, измерения электропроводности может приносить реальную аналитическую пользу только в том случае, если соотношение ионов в анализируемой смеси неизменно от пробы к пробе. Это, так называемая, задача определения разбавления исходного раствора. Примерами могут служить анализ промывных вод в ваннах отмывки гальванического производства, контроль за приготовлением технологических растворов в производственных условиях и т.п.

1.5 Методики определения нитратов методом хроматографии

В основу общепринятых классификаций многочисленных хроматографических методов положены следующие признаки: агрегатное состояние подвижной и неподвижных фаз, механизм взаимодействия сорбент-сорбат, форма слоя сорбента (техника выполнения), цель хроматографирования.

По механизму взаимодействия сорбента и сорбата можно выделить несколько видов хроматографии: распределительная хроматография основана на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе или на различии в растворимости веществ. фазах; ионообменная хроматография основана на разной способности веществ к ионному обмену; адсорбционная хроматография — на различии в адсорбируемости вещество твердым сорбентом; эксклюзионная хроматография — на различии в размерах и формах молекул разделяемых веществ, аффинная хроматография — на специфических взаимодействиях, характерных для некоторых биологических и биохимических процессов. Существуют пары веществ, реагирующих в растворах с высокой избирательностью, например антитело и антиген, фермент и его субстрат или ингибитор, гормон и соответствующий рецептор. [11, c267]

Методы определения нитрат-ионов в почве.

По данным ФАО рекомендуемая дневная доза потребления нитратов должна составлять 500 мг/кг, а в диетических продуктах до 300 мг/кг. В разных странах эти величины значительно колеблются. Поэтому необходимо знать предельно допустимое содержание нитратов в продуктах питания и кормах и установить строгий контроль за этими величинами. Во всех странах для нитратов в продуктах питания человека устанавливают свои ПДК.В нашей стране для некоторых продуктов установлены следующие ПДК, мг NO3/кг: томаты — 60 ; картофель 80; морковь -300; свекла столовая 1400.

Нитраты имеют высокую подвижность и легко мигрируют в почве под влиянием осадков. Это обусловлено тем, что они не образуют каких-либо малорастворимых солей и не поглощаются отрицательно заряженными почвенными коллоидами, находясь в ряду поглощаемых анионов на последнем месте(ОН>РО4- >SiO42->CI->NO3-). Вследствие хорошей растворимости нитраты могут извлекаться из почвы водой или слабым солевым раствором, например 0,05% K2SO4 -в этом случае фильтрование вытяжки идет быстрее и фильтрат получается прозрачным, что особенно важно, когда почвы сильно диспергируются. Извлечение нитратов проводят при соотношении почвы к раствору 1:5 и 3 — минутном взбалтывании.

Определение нитратов проводят дисульфофеноловым методом, в основе которого лежит реакция

а) 3HNO3 + C6H3OH(HSO3)2 C6H2OH(NO2)3 + 2H2SO4 + H2O

б) C6H2OH(NO2)3 + NaOH C6H2OH(NO2)3ONa + H2O

Соль пикриновой кислоты окрашивает раствор в желтый цвет. Оптическую плотность полученного раствора определяют, используя синий светофильтр (400-450 нм)фотоколориметра.

Навеску 20 г воздушно-сухой почвы помещают в колбу на 250 мл и заливают ее 100 мл 0,05 % раствором K2SO4 . Содержимое взбалтывают 3 мин. И сразу же фильтруют через складчатый фильтр.

В зависимости от ожидаемого содержания нитратов 10-15 мл вытяжки помещают в фарфоровую чашку на 100 мл выпаривают досуха на водяной бане.

После выпаривания чашке дают охладиться. После в чашку приливают по 1мл дисульфофеноловой кислоты. Сухой остаток на дне и стенках чашки тщательно растирают с этой кислотой стеклянным пестиком, чашку оставляют в покое около 10 мин, а затем приливают 15 мл дистиллированной воды. Смесь доводят до щелочной реакции 20%-ным NаОН, прибавляя пипеткой. Щелочь прекращают добавлять, когда раствор приобретает устойчивую желтую окраску. Небольшой избыток щелочи не вредит окраске. Окрашенный раствор через воронку переносят в мерную колбу на 50 мл. Чашку и стеклянный пестик несколько раз ополаскивают водой, также перенося ее в мерную колбу .Объем жидкости доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают.

Одновременно в таких же фарфоровых чашках делают эталонный раствор. нитрат спектрофотометрия визуальный колометрический

Сравнение окрасок проводят сразу же, так как окрашенные почвенные вытяжки при состоянии меняют окраску.

1) 0,05%-ный K2SO4 : 0,5 г на л;

2) дисульфофеноловая кислота — C6H3OH(HSO3)2 готовый препарат;

3) 20%-ный NаОН: 20 г разводят водой до 100 мл;

4) Запасной эталонный раствор на нитратный азот: 0,7216 г х.ч. KNO3 помещают в мерную колбу на 1 л , растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до метки и перемешивают. Полученный раствор содержит в 1 мл 0,1 мг нитрат-иона.

5) Рабочий раствор готовят из запасного разбавлением в 10 раз.

Определение содержания нитратов с гидразином в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26488).

Метод основан на восстановлении нитратов гидразином в присутствии меди в качестве катализатора с последующим фотоколориметрическим определением в виде окрашенного диазосоединения.

Навеску почвы 30 г помещают в колбу емкостью 150 — 200 CMJ. Приливают цилиндром 75 мл 0,1 н. раствора KCl. Взбалтывают на ротаторе 1 ч. отфильтровывают. К 5 см3 фильтрата приливают 10 см 3 щелочного раствора натрия пирофосфорнокислого и 10 см 3 рабочего восстанавливающего раствора, перемешивают. Через 10 мин приливают 25 см3 рабочего окрашивающего раствора, перемешивают. Фотометрируют не ранее чем через 15 мин и не позднее чем через 1,5 ч после прибавления рабочего окрашивающего раствора. Фотометрирование проводят при длине волны 545 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания 510 — 560 нм. Реактивы.

2. Раствор катализатора: 2,5 г CuS04-5H20 растворяют в дистиллированной воде и доводят до 1 дм3.

3. Запасной восстанавливающий раствор: 27.5 г сернокислого гидразина растворяют в дистиллированной воде и доводят до 1 дм3. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

4. Рабочий восстанавливающий раствор: 6 см3 раствора катализатора и 200 см3 запасного восстанавливающего раствора вливают в мерную колбу на 1 дм3 и доводят объем дистиллированной водой до метки. Раствор готовят в день проведения анализа.

5. Запасной окрашивающий раствор: в мерную колбу на 1 дм3 наливают около 500 см3 дистиллированной воды, приливают 100 см3 фосфорной кислоты, добавляют 5 г сульфаниламида и 1 г нафтиламина. После растворения реактивов доводят объем до метки.

6. Рабочий окрашивающий раствор: запасной окрашивающий раствор разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:4 и растворяют в нем трилон Б из расчета 0.2 г на 1 дм3 раствора.

7. Щелочной раствор пирофосфорнокислого натрия: 5 г пирофосфорнокислого натрия и 8 г гидроокиси натрия растворяют в дистиллированной воде и объем доводят до 1 дм3. Хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

8. Раствор азота нитратов массовой концентрации 0.125 мг/см3.

9. Растворы сравнения: в мерные колбы вместимостью 250 см3 помещают указанные далее в таблице объемы раствора с массовой концентрацией азота нитратов 0.125 мг/см3 и доводят объемы до меток раствором хлористого калия концентраций 1 моль/дм3. Характеристика растворов сравнения

1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7, 8, объем раствора, с массовой концентрацией N-NO-, 0.125 мг/см 3 0, 2 ,4 ,8 ,12, 16 ,20 ,24 концентрация азота нитратов: в растворе сравнения, мг/дм3 0 1 2 4 6 8 10 12 в пересчете на массовую долю в почве мл3 1 0, 2.5 , 5.0, 10, 15, 20 , 25, 30 , растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними. [2, с316-320]

Определение нитратов в почве с помощью ионоселективного электрода.

Метод основан на определении концентрации нитратов в почве с помощью ионоселективного электрода в солевой суспензии 1%-го раствора алюмокалиевых квасцов при соотношении проб: раствор 1:2,5.

Метод используют для определения нитратов во всех почвах, кроме засоленных.

Пробу сухой почвы (навеска 20 г), просеянной через сито с диаметром отверстий 2 мм, помещают в конические колбы объемом 100 см3 и приливают 50 см3 1%-го раствора алюмокалиевых квасцов и перемешивают в течение 3 мин. В полученной суспензии нитратным ионо-селективным электродом измеряют активность нитрат-иона. Активность ионов NO3- находят по калибровочному графику, построенному на миллиметровой бумаге.

Исходный 0,1 M раствор KNO3: взвешивают 10,11 г соли KNO3, предварительно перекристаллизованный и высушенной при 105°С, растворяют в 1%-м растворе алюмокалиевых квасцов в колбе объемом 1000 см3 и доводят до метки тем же раствором.

Далее из него путем разбавления 1%-м раствором алюмокалиевых квасцов готовят стандартные растворы с концентрацией 0,01 М, 0.001 M и 0.0001 M KNO3. Растворы хранят в холодильнике в течение месяца. [3, с158]

Методы определения нитратов в пищевых продуктах.

Определение нитрат-ионов в молоке.

Определение основано на применении твердого мембранного ионоселективного электрода и построении градуировочного графика для установления концентрации нитрат-ионов по экспериментально измеренному потенциалу электрода.

Для построения градуировочного графика при анализе молока рекомендуется метод добавок, поскольку мембранные ионоселек-тивные электроды чувствительны, например, к белкам и высокомолекулярным соединениям.

1. Лимонная кислота кристаллическая ч д а

2. Ортофосфат натрия кристаллический ч д а

3. Нитрат калия, 0,1 моль/дм3 раствор.

Для приготовления раствора красителя в химический стакан пометают 4,60 г амидо черного, 31,70 г лимонной кислоты и 8,40 г ортофосфата натрия, добавляют 300см3 дистиллированной воды. Смесь перемешивают, нагревают на водяной бане при температуре не выше 70 0С, охлаждают струей водопроводной воды и переносят в мерную колбу вместимостью 2000 см3 через воронку с бумажным фильтром. Фильтр промывают дистиллированной водой, доводят раствор до метки водой, перемешивают; рН полученного раствора должен находиться на уровне 2,3 ± 0,1.

Раствор красителя применяют в анализе через 12 ч после приготовления; хранят не более 4 месяцев в холодильнике в бутыли из темного стекла 1 см3 анализируемого молока добавляют 20 см3 раствора амидо черного, образующего с белками нерастворимое соединение и центрифугируют. Центрифугат (1 см3) помешают в мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводят до метки дистиллированной водой. Для построения градуировочного графика методом добавок. аналогично готовят четыре раствора вводя дополнительно в мерные колбы 5; 7,5; 10 и 12,5 см3 раствора нитрата калия. Приготовленные растворы поочередно помещают в электролитическую ячейку потенциометра и измеряют потенциал ионоселективного электрода

По полученным данным, начиная с потенциала анализируемого раствора, строят градуировочный график. [10, c50-51]

Методы определения нитрата ГОСТ 8558.2-78

Настоящий стандарт распространяется на мясные продукты всех видов, а также рассолы и посолочные смеси и устанавливает метод определения нитрата.

Метод основан на восстановлении нитрата до нитрита с помощью кадмиевой колонки, фотометрическом измерении интенсивности окраски, образующейся при взаимодействии сульфаниламида и N-(1нафтил) этилендиамин дигидрохлорида с нитритом, определении количества последнего и пересчете его на нитрат за вычетом нитрита, содержащегося в продукте.

Калин железистосинероднстый по ГОСТ 4207, ч.л.а.

Цинк металлический гранулированный по ТУ 6—09—5294.

Цинк уксуснокислый по ГОСТ 5823. чл.а.

Кислота уксусная ледяная по [«ОСТ 61. х.ч.

Натрий тетраборнокислый (бура) по ГОСТ 4199. ч.д.а.

Кадмий сернокислый по ГОСТ 4456.

Кислота соляная по ГОСТ 3118,чд.а.. концентрированная (плотность 1.19 г/см’), 0,1 моль/дм1 аствор.

Сольдинатриевая этиленднамии-N, N. N\ N’-тетрауксусноЙ кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Натрий азотнокислый по ГОСТ 4197. чл.а.

Стрептоиид белый (сульфаниламид).

Калий азотнокислый по ГОСТ 4217.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

N-0-нафтил) этилендиамин дигндрохлорид.

(Измененная редакция. Изм. № I, 2, 3).

10 г подготовленной к анализу пробы, взвешенной с погрешностью не более 0.001 г, помешают в черную колбу вместимостью 200 см1. В колбу с навеской добавляют последовательно 5 см’ насыщенного раствора буры и 100 см3 воды с температурой 75 градусов.

Колбу с содержимым нагревают на кипящей водяной бане 15 мин, периодически встряхивая, затем охлаждают до (20±2) 0С и, тщательно перемешивая, последовательно добавляют по 2 см3 реактива Карреза I и реактива Карреза 2. затем доводят до метки и выдерживают 30 мин при (20±2) 0С. Затем содержимое колбы фильтруют через складчатый бумажный фильтр.

Параллельно проводят контрольный анализ на реактивы, помещая в мерную колбу вместимостью 200 см3 вместо испытуемой пробы 10 см3 воды.

В полученном фильтрате определяют массовую долю нитрита(Х1).

Для определения содержания нитрата 20 см3 фильтрата пипеткой наливают в резервуар колонки и сразу же добавляют 5 см3 аммонийного буфера.

Вытекающий из колонки раствор собирают в мерную колбу вместимостью 100 см3, промывая колонку водой. Затем доводят уровень жидкости до метки и перемешивают.

В мерную колбу вместимостью 100 см3 вносят не более 20 см3 полученного из колонки раствора и доливают водой до объема не более 60 см5. Добавляют 10 см3 раствора 1для проведения цветной реакции. Раствор перемешивают и выдерживают в темном месте при (20±2) 0С 5 мин. Затем добавляют 2 см3 раствора 2 для проведения цветной реакции, перемешивают и ставят в темное место на 3 мин. Доводят раствор до метки, перемешивают и измеряют интенсивность красной окраски раствора на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром или спектрофотометре при длине волны 538 нм в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 1 см в отношении раствора сравнения. Если оптическая плотность окрашенного раствора превышает максимальное значение оптической плотности по градуировочному графику, то цветную реакцию проводят с меньшей порцией раствора.

За окончательный результат испытании принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений и вычисляют с точностью до 0,0001%.

Предел возможных значений относительной погрешности измерений — 2 % при вероятности 0,95.

2. Экспресс-методы определения нитратов

2.1 Визуально-колориметрическое определение нитратов

источник