1、 ICS 13.040.40 CCS Z 60 35 福建省地方标准 DB35/T 20062021 水中硝酸盐氮同位素测定 化学转化法 Nitrate to nitrous oxide for nitrogen isotopic analysis in waterChemical conversion 2021-09-28 发布 2021-12-28 实施 福建省市场监督管理局 发 布 DB35/T 20062021 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 方法原理.2 5 干扰及消除.2 6 试剂和材料.2 7 仪器和设备.3 8 样品采集与保存
2、.3 9 分析步骤.3 10 结果计算.4 11 精密度和准确度.5 12 质量保证与质量控制.5 DB35/T 20062021 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由厦门市生态环境局提出。本文件由福建省生态环境厅归口。本文件起草单位：自然资源部第三海洋研究所、厦门市环境监测站、厦门市环境科学研究院。本文件主要起草人：尹希杰、黄全佳、杨海丽、刘艳英、陈森阳、黄飞扬。DB35/T 20062021 1 水中硝酸盐氮同位素测定 化学转化法 警告
3、：实验中使用的叠氮化钠有剧毒，应存放于阴凉通风处，远离火种、热源，保存温度不宜超过35，与氧化剂、酸类、活性金属粉末等分开存放，严禁使用金属器具盛装与取用；配置溶液时，戴好橡胶手套、防护眼镜、防尘口罩等，并在通风橱内进行。1 范围 本文件规定了水中硝酸盐氮同位素化学转化法测定的方法原理、干扰及消除、试剂和材料、仪器和设备、样品采集与保存、分析步骤、结果计算、精密度和准确度、质量保证与质量控制。本文件适用于地表水、地下水和海水中硝酸盐氮同位素组成的测定。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注
4、日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 7480 水质 硝酸盐氮的测定 酚二磺酸分光光度法 GB/T 7493 水质 亚硝酸盐氮的测定 分光光度法 GB 17378.4 海洋监测规范 海水分析 HJ 84 水质 无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定 离子色谱法 HJ/T 91 地表水和污水监测技术规范 HJ 164 地下水环境监测技术规范 HJ/T 197 水质 亚硝酸盐氮的测定 气相分子吸收光谱法 HJ/T 198 水质 硝酸盐氮的测定 气相分子吸收光谱法 HJ/T 346 水质 硝酸盐氮的测定 紫外分
5、光光度法（试行）HJ 442.3 近岸海域环境监测技术规范 第三部分 近岸海域水质监测 HJ 493 水质 样品的保存和管理技术规定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 同位素比值（R）isotope ratio 某种元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度的比值。3.2 值 delta value 待测样品的同位素比值（RSA）相对于标准物质同位素比值（RST）的千分差。DB35/T 20062021 2 4 方法原理 用锌片将溶液中的Cd2+还原为Cd，Cd将NO3-还原为NO2-，在酸性缓冲介质中，再用叠氮化钠将NO2-还原为N2O气体，经纯化、富集、分离后用稳定同位素比
6、质谱仪测定其氮同位素组成。反应过程如下：Zn+Cd2+Zn2+Cd (1)NO3-+Cd+H2O NO2-+Cd2+2OH-(2)NO2-+H+HNO2 (3)HNO2+H2O H2NO2+OH-(4)H2NO2+N3-N3NO+H2O N2O+N2 (5)5 干扰及消除 5.1 用 HCl（6.1 j)）和咪唑溶液（6.1 k)）将水样 pH 值调节至 68。5.2 可采用 GB 7480、GB 7493、GB 17378.4、HJ 442.3、HJ 84、HJ/T 346、HJ/T 197 或 HJ/T 198测定水样中的 NO3-与 NO2-。当水样中 NO3-与 NO2-物质的量浓度之
7、比小于 100 时，加入 2 倍 NO2-物质的量磺胺酸（6.1 l)），摇匀，室温反应 30 min 后，再置于沸水浴中反应 15 min。6 试剂和材料 6.1 试剂：a)硝酸盐标准贮备液：C（NO3-）10 mmol/L；b)硝酸盐标准使用液：C（NO3-）20 mol/L；c)浓氨水（NH3H2O）：优级纯；d)NH4Cl 溶液：（NH4Cl）=250 g/L；e)CdCl2溶液：（CdCl2）=20 g/L；f)Zn 片；g)乙酸溶液：1+4；h)叠氮化钠-乙酸缓冲液：C（NaN3-CH3COOH）=2 mol/L；i)NaOH 溶液：C（NaOH）=6 mol/L；j)HCl 溶液
8、：19；k)咪唑溶液：C（C3H4N2）=2 mol/L；l)磺胺酸溶液：C（C6H7NO3S）=1 mmol/L；m)高纯 He 气：纯度99.999%；n)N2O 标准气：纯度99.999%；o)液氮。6.2 材料：a)顶空玻璃瓶：丁基橡胶垫密封；b)医用注射器。6.3 除非另有说明，均使用符合国家标准的分析纯试剂，实验用水为纯水设备制备的超纯水。DB35/T 20062021 3 7 仪器和设备 7.1 稳定同位素比值质谱仪。7.2 N2O 纯化、富集与分离装置：如图 1 所示。图1 N2O 纯化、富集与分离装置示意图 7.3 分析天平：感量为 0.000 1 g。7.4 振荡摇床：转速
9、不低于 250 r/min。8 样品采集与保存 按HJ/T 91、HJ 164、HJ 442.3和HJ 493的规定采集，采样量不少于200 mL，并现场过滤，聚乙烯瓶存储，-20 冷冻保存时间为30 d。9 分析步骤 9.1 试样的制备 9.1.1 NO3-浓度判定 若样品中NO3-浓度在1 mol/L20 mol/L，样品可直接预处理；若浓度高于20 mol/L，用超纯水将NO3-浓度稀释为20 mol/L。本文件在水中硝酸盐浓度不低于1 mol/L时，硝酸盐氮同位素的测定精度为1.0。9.1.2 NO3-还原 取20 mL水样于顶空玻璃瓶（6.2 a)）中，加入0.1 mL CdCl2溶
10、液（6.1 e)）和0.1 mL NH4Cl溶液（6.1 d)），再加入锌片（6.1 f)），以220 r/min转速振荡15 min，取出锌片，密闭顶空瓶。DB35/T 20062021 4 315NONONN2159.1.3 NO2-转化 用注射器（6.2 b)）向上述反应后的顶空玻璃瓶中加入1 mL的叠氮化钠乙酸缓冲液（6.1 h)），以220 r/min转速振荡30 min，加入0.6 mL NaOH溶液（6.1 i)）终止反应。9.2 仪器参考条件 9.2.1 N2O 纯化、富集与分离装置参考条件：a)1 号冷阱（1/16 英寸不锈钢管，内含 3 根镍丝）：液氮捕集 6 min，He
11、 流速：30 mL/min；解析温度：室温。b)2 号冷阱（内径 0.32 mm 的石英毛细管）：液氮捕集 6 min，He 流速：6 mL/min；解析温度：室温。c)1 号化学阱：填充高氯酸镁除水。d)2 号化学阱：填充碱石灰除 CO2。e)色谱柱：27.5 m0.32 mm10 m（PoraPLOT Q）或其它等效毛细管色谱柱，柱温：45，流速：2 mL/min。9.2.2 稳定同位素比值质谱仪参考条件：a)离子源稳定性：N2O 氮同位素测试精度 0.06。b)离子源线性：0.06/nA。c)真空度：210-6 mBar。d)He 压力：0.4 MPa。注：不同型号仪器的最佳工作条件不同
12、，可根据仪器使用说明书进行操作。9.3 校准曲线的绘制 9.3.1 将 5 种不同氮同位素丰度的标准使用液（6.1 b)），按试样制备流程（9.1）转化为 N2O 气体，产生的 N2O 气体由 He 吹出，通过 1 号和 2 号化学阱，进入 1 号冷阱捕集后，转移至 2 号冷阱，经色谱柱分离后进入稳定同位素比质谱仪（7.1），测定其氮同位素比值。9.3.2 以不同丰度硝酸盐氮同位素 值为横坐标，对应生成的 N2O 氮同位素 值为纵坐标，绘制校准曲线。9.4 样品测定 按照校准曲线绘制（9.3）的相同操作步骤和仪器分析条件进行样品测定。10 结果计算 10.1 计算公式 水样中硝酸盐氮同位素值按
13、以下公式（1）计算：baXX21 (1)式中：X1硝酸盐氮同位素值，；X2N2O氮同位素值，；DB35/T 20062021 5 a校准曲线方程的截距；b校准曲线方程的斜率。10.2 结果表示 测定结果保留小数点后一位。11 精密度和准确度 11.1 精密度统计结果 分别对5种不同丰度的氮同位素标准样品（15N分别-1.8、43.6、89.1、134.6、180.0）及地表水和海水进行测定，实验结果的精密度如表1所示。表1 四家实验室精密度实验统计结果（n=5）单位为 项目 标样-1(15N=-1.8)标样-2(15N=43.6)标样-3(15N=89.1)标样-4(15N=134.6)标样-
14、5(15N=180.0)地表水 海水 实验室内标准偏差范围 0.55 0.62 0.38 0.63 0.37 0.52 0.39 0.60 0.50 0.69 0.37 0.71 0.30 0.59 实验室间标准偏差 0.22 0.06 0.35 0.34 0.38 0.07 0.17 重复性限 1.68 1.51 1.26 1.34 1.76 1.57 1.29 再现性限 1.68 1.51 1.51 1.57 1.90 1.57 1.29 11.2 准确度统计结果 对15N为4.7的同位素标准样品进行准确度实验，统计结果表明：该测量方法偏移的95%置信期间为-0.681.18。12 质量保证与质量控制 12.1 校准曲线 校准曲线的相关系数大于等于0.999。12.2 标样质控 每10个样品应插入一个标样进行质控，15N值测定偏差小于等于1.0。12.3 重复样 重复测试的样品数不少于10%，15N值重复测定偏差小于等于1.0。DB35/T 20062021福建省地方标准水中硝酸盐氮同位素测定化学转化法DB35/T 20062021