福岡水技研報 第2号1994年3月〔研究ノート〕

Bull. Fukuoka Fisheries Mar. Technol. Res. Cent., N02, March 1994

フローインジェクション‑吸光光度法による
海水中の硝酸態窒素の簡易・迅速定量本田清一郎(筑前海研究所)

Simple and Rapid Determination of Nitrate‑nitrogen in Sea Water
by Flow Injection Method of Analysis with Spectrophotometric Detection

Seiichiroh HONDA(Chikuzenkai Laboratory)

海域の水質調査において,硝酸イオンは硝酸態窒素N03‑N)として,水産環境水,赤潮発生

和光純薬工業製の海水栄養塩分析用CSK標準溶液を用いた。
キャリヤー液:エチレンジアミン四酢酸四ナト

機構,汚濁機構の解析などを行う上で重要な項目である。従来の銅・カドミウムカラム法によるN

リウム0.16gと塩化アンモニウム0.6gを水約900

03‑Nの吸光光度定量法はWoodら1)により開mlに加えて溶かし,更に水で1lとし, pH8.1発され, JIS法2)やStricklandら3)による方に調整した。

法として用いられ,またオートアナライザーによ銅・カドミウムカラム:東京化成工業㈱製のカる機器分析4)がよく知られている。銅・カドミウ

ラムを上述のキャリヤー液で十分活性化したもの

ムカラム法であるJIS法等は銅・カドミウムカラを用いた。

ムを通すのに人手と時間がかかり,またオートア

試験溶液:スルフアニルアミド2gを塩酸60

ナライザーによる機器分析は機器購入にかなりのmlと水約80mlとの混合液に溶かし,更に水を経費が掛かるなどの問題がある。

加えて200mlとしたものと, N‑1‑ナフチル

しかし,海水の環境診断には迅速性に優れ,自エチレンジアミン二塩酸塩0.2gを水に溶かして動可能な分析法の開発が望まれている。そこで,200mlとしたものを,使用直前に等量混合し試簡易迅速な定量法を開発するためフローインジェ薬とした。
特に断りのないかぎりすべて市販特級品を用いクション(FIA)法5)と吸光光度法を組み合わせ,硝酸態窒素簡易分析法について検討した。
本法は従来の方法に比べて操作が比較的容易でた。また,水はイオン交換蒸留水を用いた。
2.装あり,鋭敏かつ迅速な分析法として確立できたの使用したフローシステムを図1に示す。ポンプ及びインジェクタ‑はダブルプランジャー式ポンで報告する。
実
1.試

置

プ(サヌキ工業製DMX‑200型)を用い,チュー験ブやジョイントなどはテフロン製のものを用いた。

薬

海水試料は自動サンプリング装置(サヌキ工業製

硝酸態窒素標準液および亜硝酸態窒素標準液:

SS‑3000型)により注入した。吸光度の測定は‑147‑

本

田

料が銅・カドミウムカラムを通過後,試験溶液と合流混合し,反応後,桃紅色に発色する部位である。反応コイルは内径0.5mmのテフロンチュー
ブを用いたため,分光光度計までに要する時間を上記の反応時間から30秒後と設定し,反応コイル長は4mとした。また,試料注入量について
図1

もサンプルループ長を変化させ, 50μl,100μl,フローインジェクション(FIA)分析装置
C:キャリヤー液,

R:試薬溶液,Pi, P2:ポンプ,S:試料溶液,200μl, 400μlに設定し検討した。 50 μlと注入量が少ない場合にはピークは低く安定せず,それCOL.:銅・カドミウムカラム

M:混合器

に対して400μlと注入量の多い場合にはピーク

RC:反応コイルは平坦となり検量線の直線性はなくなった。そこ

D :検出器(分光光度計)で海水試料として200μlを用いた。なお,流量分光光度計(日立製U‑2000型)に光路長1cm,に関しては,試験溶液および試料注入量を考慮し,内容量70μlのフローセルをとりつけて行った。

試験溶液およびキャリヤー液ともそれぞれ750

記録計はシステムインスツルメント製クロマトコー

μl・min‑1で送液した。また,試料注入時間は2ダー12型を用いた。

分間隔と設定した。流量,試料注入時間に関して

3.操は詳しい検討は行わなかった。この条件で1時間

作ダブルプランジャー式ポンプの一方の流路より,スルフアこルアミドとN‑1‑ナフチルエチレン当たり30検体連続的に計測でき,自動サンプリング装置を用いれば分析の自動化も可能である。

ジアミン二塩酸塩を主成分とする試験溶液を送液し,他方よりキャリヤー液を送液した。流量はそれぞれ750 μl・min‑1とした。海水試料をインジェクタ‑のサンプルループ(200μl)に充填し,切り替えバルブによりキャリヤー液に注入した。
注入された試料は,銅・カドミウムカラムを通過し硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元した後,試験溶液と合流混合され,反応によって生じた桃紅色に発色した溶液の吸光度を波長543 nmで測定し記録した。吸光度のピーク高さを測定し,あらかじめ作成していた検量線から硝酸イオン濃度を算

01234

反応(発色)時間 (分)図2 FIAに試料が導入された後の反応(発色)時間出した。

2.検量線

結果および考察

上記の最適条件を基に,硝酸イオンの検量線を1. FIA利用の最適化
反応(発色)時間,反応コイル長,試料注入量について,それぞれF I Aへの最適化を検討した。

作成した(図3)。検量線は良好な直線性を示し,検出限界はS/N= 3で電気的に増幅した場合硝酸イオンとして0.5μg‑at・l‑1 であった。精度は発色し始め約1分後でほぼ最大となり,少なくと硝酸イオン5, 10, 20μg‑at・l‑1を含む試料溶液を各々10回測定した結果,ピーク再現性の変も1時間は安定した呈色を維持した(図2)。次

動率は1.46%であった(表1,図4)。

発色はF IAにより試料が導入された後,直ちにに反応コイルについて検討した。反応コイルは試‑148‑

F I A一吸光光度法による海水中の硝酸態窒素の簡易.迅速定量表1 ピークの再現性の変動率
5μg‑at・l‑110μg‑at‑「20//‑at・「1(Am) 的腫eヘIoa

17544

39703

87086

1695238638

87782

17080

38695

88782

17152

39046

88142

17070

39271

88538

17410

38763

86756

17326

38989

87266

16794

38269

87451

16944

39780

88290

1017257

38877

89082

変動率%
変動率の平均

0.77

2.34

1.46

520

NO3‑Nの濃度(A'g‑at‑rl)
一

図3

検量線
NO3‑N
20!∠g‑at‑「1/‑一一一人、＼

表2 共存物質の影響
物質名

硝酸塩濃度

塩 分

10!∠ g‑at‑「共存物質濃度

回収率%104ヽ

1019935%o100

NH4‑N 1 fJ‑ g‑aW

1061010350
杓梗Q>4‑7¥‑‑‑C a H)

1 mg‑「50Mg (n)em

一一‑時間(分)12102
クF107104500.11011001.010210.0100

溶液は現場海水 N03‑N濃度1.70μ g‑at‑「1)を適宜希
図4 ピーク再現性用のフローシグナル釈して用いた。

3.妨害イオンの影響
海水中に含有する共存イオンについてその影響
Mg (Ⅱ), Fe (Ⅲ)などは通常海水中に存在する濃度では影響がないが,表2に示すようにCa(Ⅱ)は高濃度になると影響を与える。
4.実試料への応用(蛍VId)蛍 掻を調べた(表2)。塩分,アンモニウムイオン,

本法を福岡湾における海水中の硝酸態窒素の定量に応用した。海水試料は孔径0.45 μmのメンブランフィルターで濾過し浮遊物を除去した以外

JIS K0102法

特別の前処理は施さず,採水後6時間以内に測定

図5 海水中の硝酸態窒素の濃度(μg‑at・l‑1)‑149‑

本2) FIA利用の最適化を検討した。この最適条

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CTiOt‑It‑Itt‑I‑
INtCOt‑I‑I^

憲‑・川(‑(‑C<1CMC‑薫LOOo薫cooqoqoqoqoq

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一豊cDCc‑tOi‑‑‑IcIoo‑c(0i‑5o0Ic5‑iCqoDoqcxi薫薫Co‑C‑‑‑(‑

表3 海水中の硝酸態窒素の濃度

田件を基に分析すると1時間当たり約30検体連続的に分析できる。
3)検量線は良好な直線性を示した。またピーク再現性の変動率は上46 %であった。
4 )海水中の共存イオンの影響について調べたが,通常海水中に存在する濃度では影響がみられなかった。
5)本法を実試料(福岡湾の海水) へ応用した。
また同一試料をJ I S法で定量し比較したが,海水中の硝酸態窒素濃度は1‑ 14μg‑at・l‑1の範囲で,相関係数r=0.9976と良く一致した。本法は海水中の硝酸態窒素の迅速定量法であると考えられた。
文献1) Wood, E. D., F. A. J. Armstrong andF. A. RICHARDS : Determination of nitrate
m sea waters by cadminum‑copper reduc‑tion to nitrite. J. Mar. Biol. Ass. U. K.

するようにした。また,同一試料をJIS K0102に採用されている銅・カドミウムカラム還元・ナフチルエチレンジアミン吸光光度法でも定量した。

47, 23‑31 (1967).

2 )日本工業標準調査会:工場排水試験方法JIS
K0102.日本規格協会,東京, 1986, 143 ‑その結果を表3,図5に対比して示した。両法に146.

よる結果は硝酸態窒素1‑ 14μg‑at・l‑1の範囲

3 ) Strickland, J.D.H.andT.R. Parsons :で相関係数r=0.9976と良く一致しており,満A Practical Handbook of Seawater Analysis

足する結果が得られた。

Fisheries Reserch Board of Canada Ottawa,

要

Bulletin 167‑

約1972 .

4)日本海洋学会:海洋環境調査法.恒星社厚生閣,東京, 1979, 279‑283.

1 )海水中の硝酸態窒素の簡易迅速な定量法を開発するためフローインジェクション法(FIA)5)日本工業標準調査会:フローインジェクショと吸光光度法を組み合わせ,硝酸態窒素簡易分析

ン分析方法通則JIS K 0126.日本規格協会,法について検討した。

東京, 1989.

‑150‑