🔬 Azotany w wodzie
Krótko: o co chodzi
Spektrofotometryczne oznaczanie azotanów (NO₃⁻) w wodzie metodą z kwasem sulfosalicylowym. Badanie wykonuje się według normy ISO 7890-3:1988; Zakres pomiarowy: 0,003–0,2 mg N/L (przy próbce 25 mL i kuwecie 40 mm). Procedura obejmuje 7 kroków (łącznie około 1 h 5 min–1 h 35 min); stosuje się je m.in. do: Kontrola jakości wody pitnej (limit ≤50 mg NO₃⁻/L), Monitoring wód podziemnych (zanieczyszczenie azotanami z rolnictwa), Monitoring wód powierzchniowych (eutrofizacja).
W skrócie
- Norma: ISO 7890-3:1988
- Kategoria: Fizykochemia
- Kroków procedury: 7
- Łączny czas etapów: 1 h 5 min–1 h 35 min
- Zakres pomiarowy: 0,003–0,2 mg N/L (przy próbce 25 mL i kuwecie 40 mm)
- Granica wykrywania: 0,003–0,013 mg N/L
- Długość fali: 410 nm
Przegląd
Azotany (NO₃⁻) są końcowym produktem utleniania azotu w wodzie (nitryfikacja: NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻). Ich obecność w wodach powierzchniowych i podziemnych jest głównie skutkiem: spływów rolniczych (nawozy azotowe), zrzutów ścieków oczyszczonych (po nitryfikacji) oraz naturalnej mineralizacji materii organicznej.
Nadmierne stężenie azotanów w wodzie pitnej stanowi zagrożenie zdrowotne — methemoglobinemia (sinica) u niemowląt. Norma: ≤50 mg NO₃⁻/L (Rozp. MZ) = 11,3 mg N-NO₃⁻/L. Dyrektywa azotanowa (91/676/EWG) wymaga monitoringu i ograniczania zanieczyszczenia wód azotanami ze źródeł rolniczych.
Metoda ISO 7890-3 z kwasem sulfosalicylowym polega na tworzeniu żółtego nitrosalicylanu sodu w środowisku zasadowym, mierzonego przy 410 nm. Jest odporna na interferencje chlorków i nadaje się do wód surowych i pitnych.
Zasada metody
Azotany reagują z kwasem sulfosalicylowym (kwas 5-sulfosalicylowy) w środowisku bezwodnym (odparowanie z H₂SO₄) tworząc mieszaninę nitrosalicylanów (orto- i para-). Po dodaniu wodorotlenku sodu (alkalizacja) powstaje stabilny żółty anion 5-nitrosalicylanu sodu.
NO₃⁻ + kwas sulfosalicylowy → (H₂SO₄, bezwodnie) → kwas 5-nitrosalicylowy Kwas 5-nitrosalicylowy + NaOH → 5-nitrosalicylan sodu (żółty)
Absorbancja żółtego roztworu mierzona jest spektrofotometrycznie przy 410 nm. Intensywność barwy jest proporcjonalna do stężenia azotanów.
Zastosowania
- Kontrola jakości wody pitnej (limit ≤50 mg NO₃⁻/L)
- Monitoring wód podziemnych (zanieczyszczenie azotanami z rolnictwa)
- Monitoring wód powierzchniowych (eutrofizacja)
- Kontrola ścieków oczyszczonych (efektywność denitryfikacji)
- Dyrektywa azotanowa — monitoring stref narażonych
- Badanie wód źródlanych i mineralnych
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres pomiarowy | 0,003–0,2 mg N/L (przy próbce 25 mL i kuwecie 40 mm) |
| Granica wykrywania | 0,003–0,013 mg N/L |
| Długość fali | 410 nm |
| Kuweta | 10–40 mm (dobierz do stężenia) |
| Precyzja (CV) | 5–10% |
| Interferencje | Azotyny (>0,5 mg/l), chlorki (>300 mg/l), barwa, mętność |
Norma
- Numer normy
- ISO 7890-3:1988
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie azotanów — Część 3: Metoda spektrometryczna z kwasem sulfosalicylowym (brak odpowiednika PN-EN)
- Title (EN)
- Water quality — Determination of nitrate — Part 3: Spectrometric method using sulfosalicylic acid
Procedura krok po kroku
-
Przygotowanie próbki
Przesącz próbkę przez filtr membranowy 0,45 μm (jeśli mętna). Odmierz 25 mL próbki do parowniczki porcelanowej. Dla próbek o wyższych stężeniach — rozcieńcz.
-
Odparowanie
Odparuj próbkę do sucha w łaźni wodnej w 80°C. Nie przegrzewaj — azotany mogą się rozkładać powyżej 100°C.
-
Dodanie kwasu sulfosalicylowego
Do suchej pozostałości dodaj 1 mL roztworu kwasu sulfosalicylowego w H₂SO₄. Wymieszaj szklaną bagietką. Odczekaj 10 minut (reakcja nitrowania w bezwodnym środowisku).
-
Dodanie wody i alkalizacja
Dodaj ostrożnie 10–20 mL wody dejonizowanej. Następnie dodaj powoli roztwór NaOH 8 mol/l do uzyskania pH >12 (zmiana barwy na żółtą). Uzupełnij do 50 mL w kolbie miarowej.
-
Schłodzenie
Poczekaj aż roztwór osiągnie temperaturę pokojową (alkalizacja jest egzotermiczna). Uzupełnij do kreski w kolbie miarowej.
-
Pomiar absorbancji
Zmierz absorbancję przy 410 nm względem blanku (próbka ślepa przygotowana identycznie z wodą dejonizowaną). Odczytaj stężenie z krzywej kalibracyjnej.
-
Kontrola jakości
Wzorzec kontrolny — odchylenie max ±10%. Blank — absorbancja <0,02. Duplikaty — RPD <15%. Krzywa kalibracyjna — R² >0,999.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Spektrofotometr UV-VIS | Hach DR6000, Shimadzu UV-1900, WTW photoLab 7600 | 15 000–45 000 PLN |
| Kuwety optyczne 10–40 mm | Kuwety szklane lub kwarcowe | 50–300 PLN/szt. |
| Płyta grzewcza lub łaźnia wodna | Do odparowania próbki w 80°C | 1 000–5 000 PLN |
| Pipety automatyczne | Eppendorf Research Plus 1–10 mL | 800–2 000 PLN |
| Zlewki / parownice porcelanowe | Parownice 50–100 mL do odparowania w łaźni | 20–60 PLN/szt. |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Kwas sulfosalicylowy (5-sulfosalicylowy) | 5965-83-3 | Odczynnik barwiący: 10 g kwasu sulfosalicylowego w 100 mL H₂SO₄ stężonego. Przygotowywać świeżo. |
| Kwas siarkowy H₂SO₄ stężony | 7664-93-9 | Medium bezwodne reakcji nitrowania. Silnie żrący i higroskopijny. |
| Wodorotlenek sodu NaOH | 1310-73-2 | Roztwór 8 mol/l (320 g/l) do alkalizacji. Silnie żrący, reakcja egzotermiczna z wodą. |
| Winian sodowo-potasowy (sól Seignette) | 304-59-6 | Dodatek do maskowania interferencji metali (Fe, Mn). 50 g/l. |
| Roztwór wzorcowy NO₃⁻ 1000 mg N/L | 7631-99-4 | Certyfikowany CRM (KNO₃ lub NaNO₃ w wodzie). Do krzywej kalibracyjnej. |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Kwas siarkowy stężony — silnie żrący, powoduje ciężkie oparzenia. Reakcja egzotermiczna z wodą. Pracować pod dygestorium.
- Wodorotlenek sodu 8 mol/l — silnie żrący. Stosować okulary, rękawice i fartuch.
- Kwas sulfosalicylowy — drażniący, unikać kontaktu ze skórą i oczami.
- Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch obowiązkowe.
- Alkalizacja próbki z H₂SO₄ — silnie egzotermiczna! Dodawać NaOH powoli i ostrożnie.
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy ISO 7890-3:1988 — „Jakość wody — Oznaczanie azotanów — Część 3: Metoda spektrometryczna z kwasem sulfosalicylowym (brak odpowiednika PN-EN)”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of nitrate — Part 3: Spectrometric method using sulfosalicylic acid”.
Na czym polega ta metoda?
Azotany reagują z kwasem sulfosalicylowym (kwas 5-sulfosalicylowy) w środowisku bezwodnym (odparowanie z H₂SO₄) tworząc mieszaninę nitrosalicylanów (orto- i para-). Po dodaniu wodorotlenku sodu (alkalizacja) powstaje stabilny żółty anion 5-nitrosalicylanu sodu.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres pomiarowy: 0,003–0,2 mg N/L (przy próbce 25 mL i kuwecie 40 mm); Granica wykrywania: 0,003–0,013 mg N/L; Długość fali: 410 nm; Kuweta: 10–40 mm (dobierz do stężenia).
Ile trwa wykonanie badania?
Suma czasów podanych przy poszczególnych etapach to około 1 h 5 min–1 h 35 min. Procedura obejmuje 7 kroków.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Spektrofotometr UV-VIS, Kuwety optyczne 10–40 mm, Płyta grzewcza lub łaźnia wodna, Pipety automatyczne, Zlewki / parownice porcelanowe. Orientacyjny koszt podstawowej aparatury (Spektrofotometr UV-VIS): 15 000–45 000 PLN.
Gdzie stosuje się to badanie?
Kontrola jakości wody pitnej (limit ≤50 mg NO₃⁻/L); Monitoring wód podziemnych (zanieczyszczenie azotanami z rolnictwa); Monitoring wód powierzchniowych (eutrofizacja); Kontrola ścieków oczyszczonych (efektywność denitryfikacji); Dyrektywa azotanowa — monitoring stref narażonych; Badanie wód źródlanych i mineralnych.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Kwas siarkowy stężony — silnie żrący, powoduje ciężkie oparzenia. Reakcja egzotermiczna z wodą. Pracować pod dygestorium.; Wodorotlenek sodu 8 mol/l — silnie żrący. Stosować okulary, rękawice i fartuch.; Kwas sulfosalicylowy — drażniący, unikać kontaktu ze skórą i oczami.; Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch obowiązkowe.; Alkalizacja próbki z H₂SO₄ — silnie egzotermiczna! Dodawać NaOH powoli i ostrożnie.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy ISO 7890-3.