Многообразие форм азота в морской воде исключает прямые методы определения его общего содержания. Нашедшие практическое применение методы определения общего азота основаны на переводе органических соединений в неорганические: аммиак (метод Кьельдаля), нитраты и нитриты (фотохимическое и персульфатное окисление).
Классический метод Кьельдаля в его различных вариантах [2, 3] дает надежные результаты только при отсутствии высоких концентраций нитритов и нитратов. Его существенными недостатками являются также сложность и трудоемкость аналитических процедур. Более простыми и в то же время не менее чувствительными являются способы фотохимического [2, 4, 7] и персульфатного [5, 6] окисления азоторганических соединений до нитратов и нитритов. Они позволяют определять общий азот по одной пробе, при этом первый из них - только в растворе, а второй - в растворе и во взвеси, что делает последний более предпочтительным. Ниже описан метод определения общего (и органического) азота в морской воде с применением персульфатного окисления в щелочной среде [1, 5, 6].
1. Сущность метода анализа
Метод основан на окислении азоторганических соединений и аммонийного азота до нитратов и нитритов при кипячении с персульфатом калия в щелочной среде. Сумму нитратов и нитритов восстанавливают омедненным кадмием до нитритов и количественно определяют с помощью реактива Грисса-Илосвая. Метод достаточно прост и может применяться на современных научно-исследовательских судах [1].
2. Средства измерений, оборудование, материалы и реактивы
Для выполнения анализа применяются:
спектрофотометр СФ-26 (СФ-16, СФ-4А) или фотоэлектроколориметр ФЭК-56 (ФЭК-56М, КФК-3, ФЭК-60) с кюветами длиной 20 и 50 мм;
батометр, например ГР-18 - по ТУ 25-04-2507;
кастрюля-скороварка объемом 6 л;
бутылки для автоклавирования на 50 мл, закрытые пробками, со скобяным замком и прокладками из силиконовой резины или кислородная склянка с хорошо притертой пробкой;
плитка электрическая бытовая ПЭК-800/3 - по ТУ 92-208;
стеклянный аппарат для перегонки воды любого типа;
пипетки с делениями на 1; 2; 5 и 10 мл - по ГОСТ 20292;
пипетка автоматическая калиброванная на 10 мл;
пипетка калиброванная на 5 мл - по ГОСТ 20292;
колбы мерные по ГОСТ 1770 или цилиндры Несслера на 100 мл с притертыми пробками;
склянки для хранения растворов из темного стекла и пластмассовыми пробками на 1 л;
фильтры мембранные N 2 с размером пор 0,45 мкм и диаметром 35 мм;
фильтр стеклянный N 2;
колба Бунзена на 0,5 л;
насос водоструйный стеклянный по ГОСТ 10696 или пластмассовый КМ-1230 - по ТУ 64-1-861, или механический Комовского типа НВК;
стакан химический на 0,4-0,6 л - по ГОСТ 10394;
стекла часовые;
бюксы низкие диаметром 40-50 мм - по ГОСТ 7148;
серная кислота концентрированная, х.ч. - по ГОСТ 4204;
натрия гидроксид, х.ч. - по ГОСТ 4328;
калий надсернокислый (калий персульфат), х.ч. - по ГОСТ 4146;
борная кислота, х.ч. - по ГОСТ 9656;
трилон Б (этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты динатриева соль двухводная), ч. - по ГОСТ 10652.
3. Отбор проб
Пробы морской воды на общий азот анализируют сразу же после их отбора. Хранение проб не допускается. Если пробы морской воды содержат большое количество взвешенных частиц, что характерно для предустьевых районов морей, то до анализа их следует профильтровать через мембранный фильтр N 2 по [3].
4. Подготовка к анализу
4.1. Методы приготовления реактивов для проведения анализа
4.1.1. Раствор гидроксида натрия концентрацией 0,12 моль/л готовят растворением 4,8 г щелочи в 1 л дистиллированной воды. Хранят в склянке с пластмассовой пробкой.
4.1.2. Раствор гидроксида натрия концентрацией 0,075 моль/л готовят растворением 3,02 г щелочи в 1 л безазотной воды.
4.1.3. Боратный буфер готовят растворением 6,0 г борной кислоты в 1 л раствора гидроксида натрия концентрацией 0,075 моль/л. Он устойчив на холоде не менее двух месяцев.
4.1.4. Окислительный раствор готовят растворением 10,0 г персульфата калия в 1 л боратного буфера. При хранении в темной склянке с пластмассовой пробкой на холоде раствор устойчив по крайней мере неделю.
4.2. Очистка мембранных фильтров
В химический стакан на каждые 10 фильтров приливают 50 мл безазотной воды. Закрывают его часовым стеклом, ставят на электроплитку, покрытую асбестовой тканью, и нагревают при слабом кипении раствора в течение 20 мин три раза, каждый раз меняя воду. Фильтры хранят в бюксе.
4.3. Очистка воды и реактивов
Безазотная вода. 1 л дистиллированной воды помещают в колбу перегонного аппарата, добавляют 0,5 г персульфата калия и 50 мл раствора гидроксида натрия концентрацией 0,12 моль/л, нагревают раствор до кипения на газовой горелке и кипятят несколько минут без отгонки. Затем собирают перегонный аппарат и отгоняют до тех пор, пока в колбе не останется 150 мл раствора. На безазотной воде готовят все реактивы и стандартные растворы. Воду желательно получать в день употребления.
Допускается ее хранение в течение 3-4 недель в склянках или колбах с хорошо пришлифованными и запарафинированными пробками в помещениях, воздух которых свободен от паров аммиака, азотной кислоты и органических соединений азота.
Большое внимание следует уделять дистиллированной воде, которая нередко так сильно бывает загрязнена органическим азотом, аммиаком, нитритами и нитратами, что, с одной стороны, полученная из нее безазотная вода также может содержать повышенные концентрации соединений азота, а с другой стороны, сильно загрязняет нитритами и нитратами пробы природной воды и холостую пробу при разбавлении. Для уменьшения содержания соединений азота дистиллированную воду следует получать в день использования.
Безазотная и дистиллированная воды пригодны для анализа, если в кювете длиной 50 мм оптическая плотность холостой пробы, измеренная относительно дистиллированной воды, не превышает 0,060. При больших значениях оптической плотности вместо дистиллированной воды следует использовать безазотную воду. Если же в безазотной воде содержание соединений азота повышено, то ее необходимо еще раз перегнать с персульфатом калия в щелочной среде.
Деионизированную воду применять не следует, так как она обычно содержит довольно много органического азота.
. Этим реактивом можно пользоваться в том случае, если в твердом состоянии он окрашен в слабо-розовый цвет. При более интенсивной окраске его очищают. Для этого 0,2 г альфа-нафтиламина растворяют в 40 мл безазотной воды и нагревают до кипения. Горячий раствор фильтруют через фильтр из обычной фильтровальной бумаги, вставленной в стеклянную химическую воронку, предварительно нагретую в сушильном шкафу. В фильтрованный раствор добавляют 15 мл ледяной уксусной кислоты и 245 мл безазотной воды. Калий надсернокислый. Его очистка описана в гл. "Общая растворенная ртуть".
4.4. Требования к лабораторному помещению
Воздух лабораторного помещения, в котором проводят анализ на общий и органический азот, а также получают дистиллированную и безазотную воды, должен быть чистым и свободным от паров азотной кислоты, аммиака и органических производных азота даже в следовых количествах. Этого можно достигнуть только в том случае, если в данном помещении не работали с указанными выше соединениями азота не менее шести месяцев. Также недопустимо присутствие в воздухе табачного дыма. В противном случае лабораторное помещение "отравлено" соединениями азота, и результаты анализов плохо воспроизводятся.