摘要 : 綜述了近年來環(huán)境中硝酸鹽和亞硝酸鹽光譜法測(cè)定的研究進(jìn)展，包括原理、測(cè)定參數(shù)及其適用范圍等。并對(duì)各種光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)作了評(píng)述。

關(guān)鍵詞：硝酸鹽;亞硝酸鹽;光譜法

1  引言

亞硝酸鹽是潛在的致癌物質(zhì)，人體攝入的硝酸鹽含量過高可能使血液中的變性蛋白增加。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，硝酸鹽和亞硝酸鹽是重要的分析項(xiàng)目。光譜法測(cè)定NO3--N、NO2--N 是最常用、最普通的方法，容易滿足測(cè)定要求，且限制較少。本文通過對(duì)多種硝酸鹽、亞硝酸鹽的光譜測(cè)定法（分光光度法、化學(xué)發(fā)光法、熒光法、催化動(dòng)力學(xué)法、紅外線法、電子順磁共振法等）進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出了不同光譜法的優(yōu)點(diǎn)及其適用范圍的限定，并推薦了幾種典型的、有代表性的硝酸鹽、亞硝酸鹽的光譜測(cè)定法。

2 分光光度法

2.1可見分光光度法

光譜法中最常用的測(cè)定亞硝酸鹽的方法是Griess法。NO2-在酸性條件下與偶氮反應(yīng)生成紅色的偶氮苯，偶氮在500～600nm有最大吸收光譜（若所選擇的反應(yīng)物不同，最大吸收光譜也有所不同）。目前，使用得最多的反應(yīng)劑是磺胺和N-1-鹽酸奈乙二胺，在540nm處比色測(cè)定。因所選擇的反應(yīng)劑不同，Griess 法的測(cè)定極限是0.02～2μmol/L。Griess法測(cè)定NO2-具有高靈敏性、高準(zhǔn)確度和再現(xiàn)性的特點(diǎn)，且方法簡(jiǎn)單有效，但在復(fù)雜介質(zhì)中測(cè)定會(huì)受到影響。用Griess法測(cè)定NO3-時(shí)，必須先將NO3-還原為NO2-，再用Griess法測(cè)定NO2-的含量。

近年來，許多學(xué)者對(duì)Griess法進(jìn)行了改進(jìn)，使其操作更為簡(jiǎn)便，靈敏性更高。姚慶禎等[1]采用超聲波振蕩法，并對(duì)鋅－鎘法測(cè)定硝酸鹽的試驗(yàn)條件進(jìn)行了改進(jìn)，方法的精密度和回收率都較好，可用于江河水、雨水、海水等天然水體中硝酸鹽的測(cè)定。周本軍等[2]采用固體格氏試劑快速測(cè)定水中的亞硝酸鹽氮，與液體試劑法相比效果相同，且固體格氏試劑法簡(jiǎn)化了操作手續(xù)，減輕了工作人員的工作強(qiáng)度，降低了分析成本，減少了試劑損耗，另外，配成的固體試劑可長(zhǎng)期保存，隨時(shí)可以適用，更適合大批水樣的測(cè)定。王海鷹等[3]采用自行設(shè)計(jì)的低頻振蕩還原儀，可在8min還原100個(gè)樣液，而且還原效率高，操作簡(jiǎn)便，大大提高了測(cè)定的速度，具有重要推廣價(jià)值。張霞等[4]用H酸（1，8-氨基萘酚-3，6-二磺酸）代替α-萘胺或鹽酸萘乙二胺作為重氮化合物的偶聯(lián)試劑測(cè)定水中亞硝酸鹽，亞硝酸鹽在0.025～1.0μg /mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。Xu 等[5]用改進(jìn)的E.大腸桿菌膜－Griess反應(yīng)微量滴定板法測(cè)定基質(zhì)中微量硝酸鹽。微量滴定板法和常規(guī)的可見分光光度法相比有其優(yōu)勢(shì)：樣品量大、樣品容積小、消耗的反應(yīng)劑少、測(cè)定效率高；且其使用的還原劑具有專一性（專一還原硝酸鹽）,試驗(yàn)材料沒有健康的危險(xiǎn),廢物沒有損害、傷害等優(yōu)點(diǎn)。E.大腸桿菌膜還原法已經(jīng)成功地應(yīng)用于植物、土壤和水中硝酸鹽的測(cè)定。Wang等[6]探討了用柱式濃縮分光光度法同時(shí)測(cè)定水、蔬菜樣品中的硝酸鹽和亞硝酸鹽。此方法靈敏性、選擇性高，而且準(zhǔn)確性高、簡(jiǎn)單，可同時(shí)測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽。任志剛等[7]增大比色皿寬度，將原用3cm改為5cm比色皿，增大了低濃度樣品與空白樣的差值，提高了方法的靈敏度。

與此同時(shí)，液相色譜和連續(xù)流動(dòng)分析與Griess法相結(jié)合，拓寬了硝酸鹽測(cè)定的樣品多樣性，使其能夠測(cè)定一些更為復(fù)雜樣品中的硝酸鹽，例如生物液體、食品中的硝酸鹽，這是分光光度法研究中的一個(gè)新的熱點(diǎn)。Kazemzadeh等[8]使用連續(xù)流動(dòng)分光光度法同時(shí)測(cè)定多種樣品中的硝酸鹽和亞硝酸鹽，亞硝酸鹽和硝酸鹽測(cè)定的范圍分別為0.003～2.00μg /mL、0.030～2.00μg /mL，每小時(shí)可測(cè)20±3個(gè)樣品，其測(cè)定的極限分別為0.001μg /mL、0.010μg /mL，對(duì)水樣中、食品樣品中硝酸鹽、亞硝酸鹽的測(cè)定取得了滿意的結(jié)果，這個(gè)方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高。Legnereová等[9]依靠連續(xù)注射分析法全自動(dòng)同時(shí)測(cè)定表層水樣的硝酸鹽和亞硝酸鹽，發(fā)現(xiàn)SIA法（Sequential Injection Analysis）與FIA法（Flow Injection Analysis）相比，前者能夠測(cè)定的樣品濃度范圍大，并且是全自動(dòng)分析，準(zhǔn)確度和精密度高；與其他方法相比，消耗的反應(yīng)液和樣品量��；另還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是纖維光學(xué)探測(cè)器小，可用在便攜式測(cè)定中。 Petsul等[10]用微流注射分析法(µFIA)測(cè)定硝酸鹽。NO3-的測(cè)定極限為0.026μg /mL，在0.5～20µmol/L范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)為0.985。流動(dòng)分析還可與其他比色法相結(jié)合，測(cè)定硝酸鹽與亞硝酸鹽。Kazemzadeh等[11]依據(jù)亞硝酸鹽與番紅O反應(yīng)形成重鹽，重鹽引起桔紅色的溶液在酸性介質(zhì)中變成藍(lán)色，在520nm處有吸收光譜。亞硝酸鹽和硝酸鹽的測(cè)定范圍分別是0.0001～3.00μg /mL和0.005～3.40μg /mL，測(cè)定的極限分別為0.5n g /mL和3n g /mL，用此種方法測(cè)定食品中硝酸鹽和亞硝酸鹽取得了滿意的結(jié)果。Monser等[12]利用在加入亞硝酸鹽條件下，磷鉬藍(lán)藍(lán)色化合物衰減，并且減少的吸收光譜可在820nm處測(cè)定，引入了流動(dòng)注射分析方法同時(shí)測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽。亞硝酸鹽在0.05～1.15μg /mL范圍內(nèi)，硝酸鹽在0.06～1.6μg /mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，測(cè)定的極限分別為0.01μg /mL和0.025μg /mL。此方法快速、簡(jiǎn)單，并且不受pH值限制。

Zatar等[13]提出了利用磷鉬藍(lán)絡(luò)合物用分光光度法測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽的一種新方法。這個(gè)方法依賴于通過硫化鈉還原磷鉬酸，形成的磷鉬藍(lán)化合物與加入的亞硝酸鹽偶氮化，引起藍(lán)色吸收光譜的減少，減少的程度與加入的亞硝酸鹽的量成正比，然后在814nm處測(cè)定藍(lán)色絡(luò)合物的吸收光譜。這個(gè)方法可用來測(cè)定水、肉制品、蔬菜中的硝酸鹽（先用Jones還原器還原）和亞硝酸鹽，具有測(cè)定時(shí)間短、測(cè)定濃度低的特點(diǎn)。亞硝酸鹽與原黃素在酸性條件下反應(yīng)生成穩(wěn)定的紫紅色化合物，在328nm處有最大吸收光譜，最小的測(cè)定極限是2nmol/L。然而，當(dāng)Fe3+超過1mg /L時(shí)會(huì)對(duì)顏色的穩(wěn)定性有很大的影響，類似的問題也出現(xiàn)在酚醛塑料（苯酚、間苯二酚、間苯三酚）作為指示劑時(shí)[14、15]。丘星初[16]研究了在硫酸介質(zhì)中，鄰氨基苯甲酸與NO3-和NO2-離子顯色體系的光度性質(zhì)與形成條件，顯色產(chǎn)物最大吸收波長(zhǎng)為560～565nm，符合比耳定律的濃度范圍NO2--N 為0.03～0.15μg /mL，NO3--N 為0.05~0.20μg /mL, 應(yīng)用于地表水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的聯(lián)合測(cè)定。關(guān)虹等[17]研究了NO2-藏紅T顯色體系及其光度特性，用來測(cè)定地面水和污水中的亞硝酸鹽氮。該方法線性范圍為0.0～3.5μg /mL，檢出限為0.88μg /mL，含亞硝酸鹽氮1.0μg /mL時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.2%。該方法選擇性高、反應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確度和精密度良好，試劑穩(wěn)定且無毒性，操作簡(jiǎn)便，易于推廣應(yīng)用，是測(cè)定亞硝酸鹽氮的一個(gè)較有實(shí)用價(jià)值的分光光度法。

2.2 紫外分光光度法

張金華[18]改進(jìn)了常規(guī)紫外分光光度法測(cè)定水中硝酸鹽氮的操作方法，用活性炭代替樹脂吸附處理樣品，簡(jiǎn)化了預(yù)處理手續(xù)，使測(cè)定硝酸鹽氮檢出限達(dá)到0.014m g /mL。方力等[19]提出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法，并成功地將其應(yīng)用于水中NO3-和NO2-的分析，在含量變化較大（最大與最小相差15倍）的范圍內(nèi)對(duì)2種物質(zhì)同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，硝酸鹽氮的相對(duì)誤差小于5%，亞硝酸鹽氮的相對(duì)誤差略大，但一般小于10%，RSD小于5%。王心宇等[20]利用紫外檢測(cè)－離子色譜法測(cè)定食品中的亞硝酸鹽和硝酸鹽，NO2--N、NO3--N的檢出限分別為4μg /L和10μg /L，此方法適用于測(cè)定肉制品、奶粉、蔬菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽。Lanoul等[21]采用紫外共振拉曼光譜法同時(shí)測(cè)定污水處理過程中的硝酸鹽和亞硝酸鹽，該方法的濃度范圍是7μM～3.5mM，是一種較為理想的同時(shí)測(cè)定污水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的方法。李密等[22]應(yīng)用FABMS、NMR、IR、HPLC和紫外分光光譜研究了室溫下三乙醇胺與較高濃度NO2的反應(yīng)情況，證明反應(yīng)產(chǎn)物為三乙醇胺硝酸鹽和三乙醇胺亞硝酸鹽，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理，為TEA法監(jiān)測(cè)空氣中NO2的濃度提供了依據(jù)。李黨生等[23，24]研究了堿性品紅與亞硝酸根在硫酸（或鹽酸）介質(zhì)中的反應(yīng)，建立了測(cè)定亞硝酸鹽氮的新方法。該方法的線性范圍為0～1.6μg /mL，用于地表水、地下水的測(cè)定，結(jié)果與鹽酸奈乙二胺比色法一致。

導(dǎo)數(shù)法與紫外分光光度法相結(jié)合，拓寬了紫外分光光度法測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽的領(lǐng)域，且其靈敏度高，簡(jiǎn)便、快速。李萍等[25]研究了硝酸鹽和亞硝酸鹽的一階導(dǎo)數(shù)光譜，用一階導(dǎo)數(shù)紫外分光光度法直接測(cè)定水中硝酸鹽，最低檢出濃度為1n g /mL。該方法不需任何分離、掩蔽或轉(zhuǎn)化，直接測(cè)定水中NO3-，簡(jiǎn)便、靈敏、精密度和準(zhǔn)確度較高，適用于飲用水、湖水和河水中NO3-的測(cè)定。戈早川等[26]將通用標(biāo)準(zhǔn)加入法和偏最小二乘法相結(jié)合，提出了一種新的直接同時(shí)測(cè)定鹵肉制品中NO2-、NO3-的紫外導(dǎo)數(shù)分光光度法。該方法的吸收光譜與常規(guī)吸收光譜比較，有較大的紅移，可消除或減少鹵肉制品中雜質(zhì)成分的干擾，且靈敏度高，簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確、實(shí)用。黃志勇、鄧滿萍[27]用比光譜導(dǎo)數(shù)法同時(shí)測(cè)定光譜重疊嚴(yán)重的肉制品中NO3-和NO2-含量，在不需分離和掩蔽的條件下，測(cè)得的回收率和精確度均較高，并且二者的濃度分別在0～9mg /L和0～9mg /L之間符合線性關(guān)系，回歸的相關(guān)系數(shù)r均達(dá)0.999以上。

Finch等[28]研究了低能量下紫外分光光度法測(cè)定海水中硝酸鹽氮。通過快速的1Hz反應(yīng)，在220nm處測(cè)定溶解的硝酸鹽氮濃度、海水鹽度，同時(shí)還可測(cè)定溶解的有機(jī)物，其典型的能量消耗為3～4W。近年來，第二衍生光波紫外/可見光度法測(cè)定硝酸鹽的研究頗多，成為紫外分光光度法中的一個(gè)新亮點(diǎn)。Simal等[29]提出了依靠第二衍生光波紫外/可見光度法測(cè)定硝酸鹽。Suzuki N 和Kurode R[30]用第二衍生紫外分光光度法同時(shí)測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽。Crumpton等[31]修改了第二衍生光譜法，除可以測(cè)定硝酸鹽外，還可測(cè)定有機(jī)氮。Ferree等[32]對(duì)第二衍生紫外/可見光譜法測(cè)定污水樣品中硝酸鹽和總氮進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為這種方法簡(jiǎn)便、快速，并且需要的樣品量小，而且產(chǎn)生的污染少。Rozan等[33]開發(fā)了一種離子色譜/紫外分光法，可同時(shí)測(cè)定咸水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽濃度，并且不需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)樣品需要量少（小于100μL），咸水中的其他一些離子、溴化物和碘化物也可用這個(gè)方法測(cè)定，只不過在分析前要求對(duì)樣品進(jìn)行過濾處理。

3 熒光光度法

熒光光度法靈敏度高，近年來對(duì)熒光光度法測(cè)定NO2-和NO3-的研究逐漸增多。楊景和等[34]用硫酸肼做還原劑，研究了將NO3-還原為NO2-的條件，提出水相中采用DAN為熒光劑測(cè)定NO2-和NO3-的方法，該法在0～2μg /mL范圍內(nèi)NO2-與熒光強(qiáng)度呈線性關(guān)系，檢出限為0.4μg /mL，該法能夠測(cè)定天然水中NO3-和NO2-。李勁松、吳愛東[35]利用亞硝酸和L-酪氨酸（L-Tyr）的熒光反應(yīng)對(duì)NO2-進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)可能的干擾離子進(jìn)行了詳細(xì)研究，還對(duì)牛奶、肉制品、自來水、泉水中的NO2-進(jìn)行了直接測(cè)定，效果很好。Masserini 等[36]通過探測(cè)器用熒光法同時(shí)測(cè)定海水中納摩爾濃度級(jí)的亞硝酸鹽、硝酸鹽和氨離子，亞硝酸鹽、硝酸鹽的極限分別為4.6nmol/L 和6.9nmol/L，大大地提高了低濃度測(cè)定下的極限，每小時(shí)可以測(cè)定18個(gè)樣品。

4 化學(xué)發(fā)光法

在酸性介質(zhì)中，NO2-將K4[Fe(CN)6]氧化為K3[Fe(CN)6]，在尿酸的增強(qiáng)作用下，魯米諾－鐵氰化鉀產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，從而建立了一種間接測(cè)定亞硝酸鹽的化學(xué)發(fā)光分析的新方法。該方法的檢出限為5.0×10-11 g /mL，校準(zhǔn)曲線范圍為1.0×10-9 g /mL～1.0×10-5 g /mL。該方法可應(yīng)用于水樣中亞硝酸鹽含量的測(cè)定[37]。鄧學(xué)良等[38]基于鹽酸介質(zhì)中I-與NO2-反應(yīng)產(chǎn)生的I2氧化魯米諾(Luminol)而產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，建立了Luminol-I--NO2-偶合化學(xué)發(fā)光體系測(cè)定血清中NO2-的方法。該法NO2-的線性范圍為0.018～300μg /L，檢出限為0.026μg /L。

氣相化學(xué)發(fā)光能夠較大范圍地消除測(cè)定氣體NO和臭氧帶來的影響。通常，亞硝酸鹽在酸化的KI還原下能釋放NO， NO與臭氧反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)的NO2*，NO2*在600nm以上衰變放出微弱的遠(yuǎn)紅外化學(xué)發(fā)光。這條路徑同樣可用作硝酸鹽的分析，不過要求更強(qiáng)的還原劑【典型的有Ti（III）】。硝酸鹽的含量可通過微分計(jì)算�；瘜W(xué)發(fā)光衰變與連續(xù)流動(dòng)分析相結(jié)合，與常規(guī)紫外/可見光度法相比，提高了測(cè)定的極限（10nmol/L），而且方便了大量樣品的硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨態(tài)氮的測(cè)定，所用時(shí)間不到3min。然而，該方法明顯不足是：提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，要求燃燒的溫度高（600℃）[39-41]。

5 催化動(dòng)力學(xué)法

門瑞芝等[42]研究了甲基橙動(dòng)力學(xué)法測(cè)定水、食品和蔬菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽，在紫外光照射下甲基橙褪色程度與硝酸鹽和亞硝酸鹽含量均成正比，該法首先測(cè)定二者的總量，然后在氨基磺酸存在下測(cè)定硝酸鹽的量，再差減求得亞硝酸鹽的量。工作曲線范圍0.0～1.6μg /mL NO3-（或NO2-）。馮楓等[43]提出催化動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定亞硝酸鹽的新方法，在酸性介質(zhì)中，亞硝酸鹽具有溴酸鹽氧化甲哌氯丙嗪的作用，采用固定時(shí)間測(cè)定體系的吸光度值，用于水中NO2-測(cè)定，靈敏度高、選擇性好，NO2-濃度在0～70μg /L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。牛建平[44]利用在碘化物存在下的稀硝酸溶液中，亞硝酸根對(duì)硫氰酸鐵（III）紅色絡(luò)合物的褪色反應(yīng)所具有的催化作用，采用固定時(shí)間法，于460nm波長(zhǎng)比色定量測(cè)定水中的痕量亞硝酸鹽。該方法在0.10～1.00μg /L的線性范圍內(nèi)，樣品的變異系數(shù)為3.6%～4.5%，回收率為97.0%～107.0%，具有較好的精密度與準(zhǔn)確度。袁亞莉等[45]用鎘柱將NO3-還原為NO2-，利用在磷酸介質(zhì)中NO2-對(duì)溴酸鉀氧化亞甲藍(lán)這一褪色反應(yīng)具有強(qiáng)烈的催化作用而建立了同時(shí)測(cè)定痕量硝酸鹽和亞硝酸鹽的新方法。該方法簡(jiǎn)便、快速、靈敏，對(duì)硝酸鹽和亞硝酸鹽的線性范圍分別為0～200μg /L和0.003～310μg /L，用于測(cè)定各種水樣中痕量NO3-和NO2-的含量，均獲得了滿意結(jié)果。蔣治良等[46]將催化法與極譜分析法相結(jié)合，建立了催化反應(yīng)－極譜法。該方法基于在0.016mol/LH2SO4中及加熱條件下，NO2-對(duì)BrO3-氧化甲基紅有強(qiáng)烈的催化作用，藉自來水冷卻中止反應(yīng)，以NaOH作示波極譜測(cè)量指示組分甲基紅（Ep=-0.56V, υs, SCE）的支持電解質(zhì)，建立了NO2-的第1個(gè)催化反應(yīng)——示波極譜分析法，該法檢出限為0.035ng/mL，測(cè)定范圍為0.1～50 ng/mL。

6 其他一些特殊的光譜方法

傅立葉遠(yuǎn)紅外光譜法[47]用來檢測(cè)氣溶膠中的硝酸根離子，在1384 cm-1和2430cm-1處有吸收光譜。Yordanov等[48]依據(jù)在有氧條件下，硝酸根離子與亞硝酸根離子有選擇地反應(yīng)，生成一種可化學(xué)計(jì)算的EPR(電子順磁共振)－活性單硝基二乙二硫代氨基甲酸鹽，氮一氧化物、氮二氧化物在空氣中有同樣的反應(yīng)，測(cè)定的極限與其在空氣中的背景濃度有關(guān)。EPR的線性關(guān)系NO2-可達(dá)250μg/mL, NO3-可達(dá)16000μg/mL，具有高選擇性和高靈敏性的特點(diǎn)。

7 結(jié)語

綜上所述，硝酸鹽和亞硝酸鹽光譜測(cè)定法日益增多。吸光光度法所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)廉，靈敏度也較高，其研究方法具有實(shí)用性和可操作性，易于在基層單位使用。近年來連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)的發(fā)展，分光光度法與連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)相結(jié)合，大大提高了方法的靈敏度，可同時(shí)測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽，操作更為簡(jiǎn)便、快速，消耗的反應(yīng)液和樣品量小，已成為光譜分析法研究的一個(gè)新熱點(diǎn)，具有廣泛的前景。紫外分光光度法的優(yōu)點(diǎn)是不經(jīng)分離可直接同時(shí)測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽，具有較好的選擇性，操作簡(jiǎn)便。一階導(dǎo)數(shù)紫外分光光度法和第二衍生光波紫外/可見光譜法已成為近年來紫外分析法中研究的新熱點(diǎn)，拓寬了紫外分光光度法研究的領(lǐng)域。催化動(dòng)力學(xué)法近年來發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛，檢測(cè)限一般可達(dá)10-2ng/mL，可直接測(cè)定樣品中痕量硝酸鹽和亞硝酸鹽。熒光法、化學(xué)發(fā)光法、紅外線法、分子腔釋放法、電子順磁共振法對(duì)儀器的要求較高，但其測(cè)定的靈敏度高，在某些方面的開發(fā)應(yīng)用也具有良好的前景。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”