Кратко — план разработки аналитической процедуры для количественного определения нитрата и нитрита в питьевой воде и практические рекомендации.
1) Выбор основного метода (рекомендация)
- Основной: ионная хроматография (ИК) с подавленной кондуктивностью — рутинный, селективный, низкие ПДК.
- Альтернатива/дополнение: цветовая реакция Гризса для нитрита (и для суммарного нитрат+нитрит после восстановления нитрата в нитрит), хемилюминесценция для нижних уровней, капиллярный электрофорез или ВЭХ для специальных задач.
- Титриметрия (йодометрия) возможна для нитрита как быстрый метод контроля, но не удобна для смеси без предварительного разделения.
2) Отбор проб и сохранение
- Контейнеры — ПП/ПЭ, промыть образцом/деионизированной водой.
- Хранение при $4^{\circ }\mathrm{C}$, анализ в идеале в течение $48$–$96$ часов для нитрита (нитрат стабильнее).
- Избегать химических консервантов, которые изменяют нитрит/нитрат (при необходимости указывать конкретно для методики).
- При невозможности оперативного анализа — валидационно обосновать добавление консервантов и их влияние.
3) Подготовка калибровки и стандартов
- Приготовить градуировочный ряд по концентрации (например, $0$, $0.05$, $0.1$, $0.5$, $1$, $5$\,mg/L по каждому аниону) или в диапазоне ожидаемых уровней.
- Использовать матрично-согласованные стандарты при высокой солености/сильной матрице.
- Контроль линии калибровки: коэффициент детерминации $R^2>0.995$ и проверять по контрольному стандарту.
4) Методика ИК (пример конфигурации)
- Колонка: анионообменная для неорганических анионов.
- Подвижная фаза: карбонат/гидрокарбонатный буфер или коммерческий элюент; подбор расхода и концентрации для разделения нитрита/нитрата.
- Детектор: подавленная кондуктометрия; опционально UV для нитрита при $210$–$220$\,nm.
- Контроль разделения: добиваться базовой селекции нитрита и нитрата; ретенционные времена стандарта как критерий.
- Пример расчёта концентрации по калибровочной прямой: $C_{sample}=\frac{A_{sample}-b}{m}$, где $A$ — сигнал, $m$ и $b$ — наклон и пересечение.
5) Альтернативная (экономичная) схема: Гризс + восстановление нитрата
- Измерять нитрит реакцией Гризса (азотно-диазо-соединение → окраска, измерять при $\sim 540$\,nm).
- Для суммарного нитрат+нитрит восстанавливают нитрат в нитрит (катализатор: колонка с кадмием, Cu-Cd, или восстановление ванадием), затем Гризс; вычисляют нитрат как разницу:
$$[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}]=[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}{]}_{total}-[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}]$$ - Минусы: восстановление может быть неполным или иметь матричные интерференции (железо, органика).
6) Титриметрия для нитрита (контрольный метод)
- Реакция нитрита с йодидом в кислой среде с образованием йода, титруют тиосульфатом:
$$2\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}+2{\mathrm{I}}^{-}+4{\mathrm{H}}^{+}\to 2\mathrm{NO}+{\mathrm{I}}_2+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$ $${\mathrm{I}}_2+2{\mathrm{S}}_2{\mathrm{O}}_3^{2-}\to 2{\mathrm{I}}^{-}+{\mathrm{S}}_4{\mathrm{O}}_6^{2-}$$ - Стёклянные титры подходят при относительно высокой концентрации и низкой матричной помехе.
7) Интерференции и пути их устранения
- Высокая ионовая сила, хлорид/сульфат: нарушают пиковое разделение — применять подбор элюента/колонки, подавитель, матричная калибровка.
- Органическое вещество/цветность: влияет на цветовые методы (Гризс) — предфильтрация/дегазация/переколоночное отделение или использовать ИК/хемилюминесценцию.
- Железо, марганец, сульфид — могут вмешиваться в восстановление нитрата и окрашивание; проводить предварительную фильтрацию/продувку/очистку образца или использовать альтернативную детекцию.
- Биологическая активность: биодеградация нитрита/нитрата — хранить холодным и анализировать быстро.
8) Валидация методики (обязательные параметры)
- Линейность: диапазон и $R^2$.
- ПДК (LOD) и ППК (LOQ): оценить статистически (например, по сигнал/шум или по стандартному отклонению низкого уровня).
- Точность/восстановление: добавочные пробы (spike) — цель: восстановление $85$%–$115$%.
- Воспроизводимость (RSD): внутридневная и междудневная, целевой RSD < $5$–$10$% в зависимости от уровня.
- Устойчивость к матрице: оценка матричных эффектов, при необходимости матричная калибровка или стандарт-добавление.
9) Контроль качества при рутинном анализе
- Бланки, контрольные стандарты, дубли, образцы с известным содержанием.
- Порог принятия: recovery $85$–$115$%, RSD < $10$%, отклонение контрольного стандарта < $\pm 10$%.
- При несоответствии — расследование матрицы, повторная подготовка, переход на альтернативный метод.
10) Рекомендации по выбору для типовой лаборатории питьевой воды
- Для рутинного и надёжного количественного определения: ИК с подавленной кондуктивностью; подтверждение малых значений — хемилюминесценция.
- При ограниченных ресурсах: Гризс + восстановление для суммарного и нитрита отдельно; применять матричную проверку и подтверждение.
11) Формулы и пример расчёта (пример)
- Получили сигнал $A_{sample}$, калибровочная прямая $A=mC+b$. Тогда
$$C_{sample}=\frac{A_{sample}-b}{m}.$$ - Для расчёта нитрата через суммарный и нитрит:
$$[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}]=[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}{]}_{total}-[\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}].$$
Если нужно — пришлите ожидаемый диапазон концентраций и оборудование (ИК, спектрофотометр, хемилюминесцентный детектор), и я дам конкретную пошаговую процедуру (реагенты, условия колонки/элюента, пример калибровки и критерии валидации).