以釩還原及格瑞氏反應測定海水中硝酸鹽之硏究：解析反應動力機制並設立最佳化條件

Abstract

"硝酸鹽(nitrate, NO₃⁻)為主要的氮營養鹽，是海洋浮游生物行光合作用合成有機物的原料，若海水中硝酸鹽不足將會導致藻類無法正常生長，進而影響基礎生產力乃至於整個海洋生物圈，是海洋化學的重要指標。傳統的測定法是利用鎘銅還原管(Cu-Cd column)將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽後，再用格瑞氏反應(Griess reaction)測定，但鎘銅還原管的製備繁複且還原率不穩定。本研究嘗試另一種替代方式: 即採用三價釩當還原劑，並依粉紅偶氮呈色反應動力去尋找最佳的實驗條件，如試劑之添加順序、各種試劑濃度、加熱溫度、時間與冷卻步驟等。我們發現若將試劑預先混合會造成最後粉紅偶氮物的損失，但可以透過提高試劑比例將損失降到約6%。加熱溫度與時間控制也很重要，可避免粉紅偶氮物的快速褪色。經過各種條件調整比較，我們建議最佳的測定步驟是在樣水加入釩+格瑞氏的混合試劑後，置於50°C熱水浴中，加熱25-30分鐘，放入冷水浴中急速降溫，如此即可得到固定的最後吸光值。試劑濃度的條件為: SUL(sulfanilamide)試劑濃度約為30 mM，NED(N-1-naphtylethylenediamine)濃度約為0.5 mM，SUL/NED的莫爾比為60，VCl₃濃度為10 mM。在此條件下，硝酸鹽及亞硝酸鹽均會達到一個穩定且相同的莫爾吸光係數，約為50,000 M⁻¹cm⁻¹，且沒有顯著的鹽度效應。適用硝酸鹽濃度範圍0~50 μM，偵測極限為0.2 μM。本法操作簡便，結果精準，還原率為100%，非常適合於大量樣水的批次操作(batch operation)。"