Приложение 1. Методика определения нитратов и нитритов в воде, объектах растительного и животного происхождения и кормовых продуктах микробиологического синтеза

Приложение 1

Методика
определения нитратов и нитритов в воде, объектах растительного и животного происхождения и кормовых продуктах микробиологического синтеза

Краткая характеристика

Нитраты - соли азотной кислоты, встречаются в незначительных количествах почти во всех видах вод, в корма растительного происхождения попадают за счет применения азотных удобрений, сточных и коллекторных вод, откормочных площадок, природных залежей нитратов и способны накапливаться в них в количествах вредных для животных.

Присутствие нитрата () в количестве 0,5% на сухое вещество в суточном рационе способно вызвать интоксикацию крупного рогатого скота, а его концентрация до 1,5% может привести к гибели животных. ПДК в питьевой воде - 10 мг/л по нитратному азоту, в воде для поения животных - 45 мг/л по нитрат-иону-.

Нитриты - соли азотистой кислоты, являются промежуточным продуктом биохимического окисления аммиака или восстановления нитратов. Очень не стойкие соединения. В поверхностных водах нитриты быстро переходят в нитраты. ПДК в питьевой воде не установлен, а в воде для поения животных допускается содержание в количестве 1 мг/л по нитрит-иону-. Нитриты более, чем в 10 раз токсичны для животных по сравнению с нитратами.

Принцип метода

Принцип определения нитритов основан на фотометрическом измерении интенсивности окраски, образующейся при взаимодействии нитрита с амидом сульфаниловой кислоты и N - (1-нафтил) этилендиамин дигидрохлоридом.

Нитраты определяют путем предварительного их восстановления до нитрита с помощью губчатого кадмия. Нитрит определяют описанным выше методом, а затем пересчитывают на нитрат-ион.

Метрологическая характеристика

Предел определения в воде для нитритов - 0,05 мг/л, для нитратов - 0,1 мг/л, в объектах растительного и животного происхождения 0,2 мг/кг и 0,4 мг/кг соответственно. Степень обнаружения нитритов 95 - 100%, нитратов - 90-100%.

Аппаратура, материалы, реактивы

Весы лабораторные общего назначения, ГОСТ 24104-80 Е 2-го класса точности.

Колбы мерные вместимостью 100, 200, 250, 500 и 1000 мл, ГОСТ 1770-74.

Воронки стеклянные, ГОСТ 8613-75.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5, 10, 20 мл, ГОСТ 20292-74 Е.

Кристаллизатор.

Колонки стеклянные редукционные (см. рис. 1).

Фотоэлектроколориметр.

Лабораторная электрическая мельница.

Гомогенизатор.

Фильтры обеззоленные, среднепористые.

Натрий азотистокислый, ГОСТ 4197-74, х.ч.

Калиг азотнокислый, ГОСТ 4217-77, х.ч.

Цинк металлический гранулированный, ГОСТ 989-75.

Кадмий сернокислый, ГОСТ 4456-75.

Кислота соляная, о.с.ч., ГОСТ 14261-69 или ГОСТ 3118-67.

Натрия этилендиамин уксусной кислоты (трилон Б). ГОСТ 10652-73.

Аммиак водный, ГОСТ 3760-64.

Калий железистосинеродистый (соль кровяная желтая) ГОСТ 4207-75.

Цинк уксуснокислый ГОСТ 5823-78.

Кислота уксусная ледяная, ГОСТ 61-75.

Натрий тетраборнокислый (бура), ГОСТ 4199-76.

Активированный уголь марки БАУ-А, ОУ-А.

Сернокислый алюминий.

Амид сульфаниловой кислоты (стрептоцид белый).

N - (1 - нафтил) этилендиамин дигидрохлорид, ТУ 6-09-15-420-80.

Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.

Раствор 0,1 соляной кислоты.

Раствор сульфата кадмия: 37 г сульфата кадмия растворяют дистиллированной водой в мерной колбе на 1 л и доводят до метки.

Аммонийный буфер (рН 9,6 - 9,7): 20 мл концентрированной соляной кислоты растворяют в 500 мл дистиллированной воды, перемешивают, добавляют 10 г трилона Б и 55 мл концентрированного аммиака, доводят до литра, перемешивают и проверяют рН.

Насыщенный раствор буры: 50 г тетраборнокислого натрия растворяют в 1 л воды с температурой , охлаждают до температуры 20°С и доводят до метки.

Растворы для осаждения коэкстрактивных веществ.

Реактив Карреза-I: 106 г железистосинеродистого калия растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до литра. Хранят в склянке из темного стекла не более одного месяца.

Реактив Карреза-II: 220 г уксуснокислого цинка и 30 мл ледяной уксусной кислоты растворяют в дистиллированной воде и доводят объём до литра. Хранят не более 1 месяца.

Растворы для проведения цветной реакции.

Реактив I: 2 г амида сульфаниловой кислоты растворяют в 400 - 500 мл соляной кислоты, приготовленное в соотношении 1:1 и затем доводят этой кислотой до литра.

Реактив II: 0,25 г N - (1-нафтил) этилендиамин дигидрохлорида растворяют в 250 мл дистиллированной воды.

Приготовление губчатого кадмия: гранулы цинка (100 - 150) шт. распределяют по дну кристаллизатора на расстоянии 3 - 5 мм друг от друга и заливают раствором сернокислого кадмия на высоту 20 - 30 мм. Через 2-3 часа осадок отделяют от цинка и помещают в стакан с водой, избегая соприкосновения с воздухом. Далее его измельчают в гомогенизаторе в 0,1 н растворе HCI, отмывают от пылевидных частиц водой и хранят под слоем воды. Перед работой кадмий промывают и заливают на сутки 0,1 н раствором HCI. Затем промывают водой и заполняют им редукционную колонку; наполненную водой, на высоту 170 мм (рис. 1).

Слой кадмия во время заполнения колонки периодически перемешивают стальной проволокой так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха. Скорость потока жидкости через колонку не должна превышать 3 - 5 мл/мин.

Перед использованием редукционную колонку последовательно промывают 25 мл 0,1 н раствора соляной кислоты, затем дистиллированной водой и 50 мл аммонийного буферного раствора разведенного водой в соотношении 1:9. Уровень жидкости должен быть выше уровня кадмия.

Проверяют восстановительную способность колонки, используя стандартный раствор нитрата калия. Процент открытия должен, быть не менее 90%, в противном случае кадмий переносится в химический стакан и заливается на сутки-двое 0,1 н раствором соляной кислоты.

Приготовление стандартных растворов. Стандартный раствор азотнокислого калия: 1,465 г нитрата калия растворяют в 100 мл воды.

5 мл раствора пипеткой заливают в мерную колбу на 1 л и доводят до метки дистиллированной водой. В 1 мл раствора содержится 73,25 мкг нитрата калия. Раствор готовят .в день проведения анализа, из предварительно просушенного при температуре 105°С в течение часа .

Стандартные растворы азотистокислого натрия: 1 г нитрита натрия растворяют в небольшом объеме воды, количественно переносят в мерную колбу на 500 мл, доводят водой до метки и перемешивают. Точную величину навески (Х) вычисляют по формуле:

, где

А - содержание действующего вещества () в реактиве, в процентах.

Для приготовления рабочего раствора 25 мл основного раствора переносят в мерную колбу на 1 л, доводят водой до метки и перемешивают.

Из рабочего раствора готовят серию стандартных растворов: 2; 5 и 10; 15; 20 мл рабочего раствора пипеткой переносят, в мерные колбы на 100 мл, доводят до метки водой и перемешивают.

Полученные стандартные растворы содержат в 1 мл соответственно 1,0; 2,5; 5,0 и т.д. мкг азотистокислого натрия.

Готовят 3 серии стандартных растворов, начиная каждый раз с приготовления основного раствора из новой навески азотистокислого натрия.

Стандартные растворы азотистокислого натрия не стойки, поэтому их готовят непосредственно перед построением градуировочного графика.

Построение градуировочного графика. В мерные колбы на 100 мл вносят: в первую - 10 мл воды, в остальные - по 10 мл стандартного раствора каждой концентрации, содержащих 1,0; 2,5; 5,0 и т.д. мкг в 1 мл раствора. Затем в каждую колбу вносят по 50 мл дистиллированной воды, добавляют по 10 мл реактива I и оставляют стоять в темноте в течение 5 минут, после добавляют по 2 мл реактива II и снова выдерживают в темноте 5 минут доводят водой до метки и перемешивают.

В результате реакции образуется производное, окрашивающее раствор в красный цвет, интенсивность окраски которого измеряют на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром (ФЭК-56); светофильтр N 6) в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 1 см. По полученным средним данным из 3-х повторностей на оси абсцисс откладывают концентрацию азотистокислого натрия (в мкг в одном мл раствора). На оси ординат - соответствующую оптическую плотность. Градуировочный график должен проходить через начало координат (рис. 2).

Ход анализа

Вода. Исследуемая вода должна быть прозрачной и бесцветной, в противном случае перед работой в нее добавляют несколько кристаллов сернокислого алюминия (не более 50 мг на 1 литр), перемешивают и после выпадения осадка пробу отфильтровывают через складчатый фильтр.

Нитриты. 10 - 50 мл вода заливают в колбу на 100 мл, доводят цветную реакцию, как указано при построении градуировочного графика, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают и колориметрируют по отношению к контрольной пробе.

Нитраты. 10-50 мл воды пропускают через колонку с губчатым кадмием, заливая в сборник вместе с водой 5 мл аммонийного буферного раствора. Элюат собирают в мерную колбу на 100 мл. Колонку несколько раз промывают водой в эту же колбу до объема 60 - 65 мл. Доводят объем до метки, перемешивают, отбирают на цветную реакцию 10 - 50 мл и далее как указано при построении градуировочного графика. Также поступают с контрольной пробой.

Если оптическая плотность окрашенного раствора превышает максимальное значение оптической плотности по градуировочному графику, то цветную реакцию повторяют с меньшими объёмами исследуемой воды или элюата. Ориентировочную оценку содержания нитратов перед его количественным определением можно провести при помощи индикаторной бумаги.

Обработка результатов

Содержание нитрита () в мг/л вычисляют по формуле:

, где

С - содержание нитрита в 1 мл окрашенного раствора, найденного по градуировочному графику, мкг;

m - объём воды, взятой для исследования.

Содержание нитрата () в мг/л вычисляют по формуле:

, где

С - содержание нитрита в 1 мл окрашенного раствора, найденного по градуировочному графику, мкг;

m - объём воды, взятой для исследования;

1,465 - коэффициент пересчета нитрита на нитрат калия;

V - объём фильтрата, взятого для цветной реакции.

Растительный и животный материал.

2 - 10 г сырого, измельченного на гомогенизаторе растительного или животного материала или тщательно размолотого на лабораторной мельнице сухого материала с частицами не более 1 мм, помещают в мерную колбу на 200 мл или другую откалиброванную посуду, заливают 100 - 150 мл дистиллированной воды, добавляют 5 мл насыщенного раствора буры и выдерживают в течение 1 часа при комнатной температуре, периодически перемешивая, или ставят на ночь в холодильник при температуре . Пробу молока берут в количестве 20 - 50 мл, добавляют в нее 100 - 120 мл дистиллированной воды и далее поступают как описано выше. Экстракцию субстратов животного происхождения лучше проводить на кипящей водяной бане 15 минут и охлаждать до 18-22°С. Затем в колбы добавляют по 2 мл реактивов Карреза I и Карреза II, доводят объём до метки дистиллированной водой, перемешивают, выдерживают в течение 10-25 минут и фильтруют через складчатый фильтр, предварительно промытый дистиллированной водой. При плохой фильтрации пробу можно центрифугировать. Если фильтрат имеет окраску, его дополнительно пропускают через фильтр с молотым активированным углем (200 - 250 мг), предварительно промытым дистиллированной водой.

В фильтрате определяют содержание нитрита и нитрата, как и в воде, используя как оптимальные количества, при определении нитридов 50 мл фильтрата, а при определении нитратов по 20 мл фильтрата на колонку с кадмием и при проведении цветной реакции.

Обработка результатов

Содержание нитрита () в мг/кг вычисляют по формуле:

, где

C - содержание нитрита в 1 мл окрашенного раствора, найденного по градуировочному графику, мкг;

m - масса пробы, г;

V - объем фильтрата в мл для цветной реакции.

Содержание нитрата () в мг/кг вычисляют по формуле:

или

(если используется весь объем элюата)

С - содержание нитрита в мл окрашенного раствора, найденного по градуировочному графику, мкг;

m - масса пробы, г;

- объём фильтрата, пропущенный через колонку с кадмием, мл;

- объем элюата для цветной реакции, мл;

1,465 - коэффициент пересчета нитрита на нитрат калия.

При пересчете; нитрата калия на нитрат-ион пользуются коэффициентом - 0,61; нитрита натрия на нитрит-ион - 0,67,

За окончательный результат принимают среднее арифметическое из двух параллельных определений.

"Рис. 1. Аппаратура для восстановления нитратов"

"Рис. 2. Пример градуировочного графика для определения содержания нитрита."

"Рис. 3. Пример градуировочного графика для фотометрического определения содержания нитрита, при значении "Д" до 0,8 Фотоэлектроколориметр ФЭК-56, зеленый светофильтр N 6, кювета 1 см."