JP3401602B2 - Fiaによる硝酸イオンの高感度定量法 - Google Patents

Fiaによる硝酸イオンの高感度定量法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は硝酸イオンの定量法に関
するものであって,環境化学,海洋化学,臨床化学の属
する分野および他の分野において要求されている硝酸イ
オンの迅速かつ高感度定量法に供するものである。
【0002】
【従来の技術】硝酸イオンは自然界のさまざまな水中に
存在し,その挙動が注目されている。例えば,環境化学
においては窒素循環を明らかにして行く上で重要であ
り,海洋化学においては栄養塩の一つとしてその量を把
握することが非常に重要である。一方,近年,生体内一
酸化窒素の血圧コントロール作用,細菌に対する防御作
用,腫瘍細胞に対する防御作用,神経伝達,学習,記憶
などの精神作用が,注目されている。生体内で発生する
一酸化窒素は,直ちに硝酸イオン,亜硝酸イオンとなる
ことが知られている。従って,尿,血液,細胞培養液に
含まれる硝酸イオン,亜硝酸イオンの量を把握すること
は,一酸化窒素の各種作用の解明に非常に重要である。
従来,硝酸イオンの定量法は,カドミウム−銅還元カラ
ムにより硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元し,この亜硝
酸イオンによりスルファニルアミドをジアゾ化した後,
N−(1−ナフチル)エチレンジアミンとの結合により
生じたアゾ色素の540nm付近の吸光度を測定するバ
ッチ方式カドミウム−銅還元カラム吸光光度法があり,
実用に供されている[日本薬学会編,衛生試験法・注解
P81(1990)]。この方法はバッチ方式であるた
め,数多くの試料の迅速分析には向かないと言う欠点を
有している。迅速かつ高感度な定量法として,フローイ
ンジェクション分析法(以下FIA)を応用した方法が
報告されている。例えば,図5のごとくFIAに応用し
たカドミウム−銅還元FIA吸光光度法が知られてお
り,多くの分野で迅速かつ高感度な硝酸イオンの標準的
な定量法として用いられている[L.Anderso
n,Anal.Chim.Acts,110,123
(1979)]。このカドミウム−銅還元FIA吸光光
度法は,カドミウム−銅カラムによる還元反応をFIA
に組み込んでいるため,カドミウムイオンを含む多量の
廃液が生じると言う問題点を有している。また,カドミ
ウム−銅カラムは使用を重ねるごとに劣化し,還元率が
低下する。そのため,定期的に還元率の測定などを行
い,必要に応じてカラムの洗浄,活性化を行う必要があ
り,簡便な方法と言い難い。また,FIA流路に組み込
んだ石英ガラス管コイルに紫外線を照射をすることによ
り,硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元し,次いで発色試
薬を加え,生じる吸光度変化を測定する紫外線照射還元
FIA吸光光法が報告されている[K.Takeda,
K.Fujiwara,Anal.Chim.Act
a,276,25(1993)]。この方法は,上記の
廃液,還元カラムの劣化等の問題を解決した迅速定量法
であるが,機械的に脆く,高価な石英ガラス管コイルを
使用しているため,操作性に難がある。また,その還元
率は50%程度であり,到底満足できる値でない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで,本発明者らは
上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果,本発明
見出し,完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は,硝酸イオンの
定量にあたり,迅速分析のためにFIAを利用し,キャ
リヤー溶液に注入された試料溶液中に含まれる硝酸イオ
ンを亜硝酸イオンに還元する際,流路中に組み込んだ樹
脂製チューブに紫外線を照射することにより亜硝酸イオ
ンとし,次いで発色試薬を加え,生じる吸光度の変化を
連続して測定することからなる。即ち,本発明は,硝酸
イオンを亜硝酸イオンに還元する際,廃液,還元率の低
下などの問題点を有するカドミウム−銅カラム還元,あ
るいは還元率が50%であることや機械的に脆く,操作
性に難がある石英ガラス管コイル−紫外線照射還元に代
えて,樹脂製チューブ−紫外線照射を用いることを特徴
とするFIAによる迅速かつ高感度な硝酸イオンの定量
法である。図1に本発明の実施に用いたFIA装置のフ
ローダイヤグラムの一例を示し,図2は,硝酸イオン,
亜硝酸イオンの同時定量に用いたFIA装置のフローダ
イヤグラムの一例を示す。図3および図4に樹脂製チュ
ーブ−紫外線照射還元装置の例を示す。これらは例示で
あり,変形可能である。さらに図を用いて,より具体的
に本発明を開示する。図1において,キャリヤー溶液1
は,ポンプ3により一定流量で送液されている。試料4
は,一定時間毎に試料注入部5より一定流量で送液され
ているキャリヤー溶液中に注入され,紫外線照射還元装
置6の樹脂製チューブ11に導かれる。ここで,低圧水
銀ランプより放出された紫外線照射を受け,硝酸イオン
は亜硝酸イオンに還元される。その後,三方ジョイント
7に導かれ,ポンプ3により一定流量で送液されている
発色試薬溶液2と合流,反応コイル8に送られ,反応が
進行する。反応生成物は検出器9に到達する。ここで,
吸光度の変化を連続して測定し,試料中に含まれる硝酸
イオンの存在量を知ることができる。図2は,硝酸イオ
ン,亜硝酸イオンを同時に定量するため,紫外線照射還
元装置6と並列にバイパス流路13を設けたFIA装置
のフローダイヤグラムである。紫外線照射還元装置6と
バイパス流路は,三方ジョイント14で接続されてお
り,キャリヤー溶液は一定の割合で紫外線照射還元装置
とバイパス流路に送られる。試料4も同じ割合で紫外線
照射還元装置とバイパス流路におくられる。ここで,流
路長の短いバイパスを用いた場合,バイパス流路に送ら
れた試料は,短時間の内に三方ジョイント7に導かれ,
試料中に含まれる亜硝酸イオンは発色試薬溶液と合流,
反応し,検出器に導かれる。一方,紫外線照射還元装置
に導かれた試料は,バイパス流路に送られた試料よりも
長い時間を要して三方ジョイント7に導かれる。その後
は図1の場合と同様である。バイパス流路に送られた試
料は,亜硝酸イオンの定量に供され,紫外線照射還元装
置に送られた試料は,硝酸イオンの定量に供される。従
って,図2のFIA装置は1回の注入操作で,試料中に
含まれる硝酸イオンと亜硝酸イオンの存在量を同時に知
ることができる。紫外線照射還元装置において,低圧水
銀ランプは,図3のごとく一本のみ単独で点灯,使用し
ても良いが,図4のごとく2本,あるいは2本以上点
灯,使用しても良い。樹脂製チューブは,ポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂およびポリエチレン樹脂などを用い
ることができ,図3あるいは図4のごとく低圧水銀ラン
プに巻き付けた場合に高い還元率を示す。図3あるいは
図4のごとく反射鏡16は必ずしも必要としないが,高
い還元率を得るために反射鏡16あるいはアルミ箔など
で紫外線の漏れを防ぐことが望ましい。試料溶液を送る
キャリヤー溶液中に,エチレンジアミン四酢酸,1,2
−シクロヘキサンジアミン四酢酸,クエン酸,酒石酸,
リン酸塩のちの一成分,あるいは二成分以上を添加する
ことが還元率を高めるために望ましい。
【0005】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を記載する
が,これは例示の目的であり,本発明を制限するもので
はない。本発明の範囲内で変形が可能なことは当業者に
は明らかであろう。
【0006】実施例1検量線の作成 pH7.0に調製した0.1mol/lエチレンジアミ
ン四酢酸水溶液2.5mlとpH7.0に調製した0.
5mol/lリン酸水素一カリウム水溶液50mlを混
合,次いで蒸留水を加え250mlとし,図1の1にキ
ャリヤー溶液として貯える。スルファニルアミド1.2
91gを3mol/l塩酸50mlに溶かした溶液とN
−(1−ナフチル)エチレンジアミン0.1296gを
3mol/l塩酸50mlに溶かした溶液を混合,次い
で蒸留水を加え250mlとし,図1の2に発色試薬溶
液として貯える。キャリヤー溶液と発色試薬溶液をポン
プ3により,それぞれ流量0.6ml/min.で送液
する。紫外線照射還元装置6は,直径14mm,長さ1
3.4cm,4wの低圧水銀ランプ15に内径0.8m
m,外径1.58mm,長さ3mのポリテトラフルオロ
エチレン樹脂11を巻き付け,反射鏡16で覆った物を
用いた。硝酸イオン濃度が2X10−6,4X1
−6,6X10−6,8X10−6mol/lとなる
ように調製した硝酸イオン標準溶液280μlを試料注
入部5より注入する。以後,5分毎にこの注入操作を行
った。検出器9の測定波長は,540nmを用い,吸光
度の変化を連続して測定し,検量線を得た。この結果を
表1および表2に示す。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】実施例2河川水および水道水中の硝酸イオン,亜硝酸イオンの同
時定量 図2のごとくバイパス流路13を用いたFIA装置を使
用し,内径0.5mm,長さ50cmのポリテトラフル
オロエチレン樹脂製チューブをバイパス流路13として
用いた。河川水280μlおよび水道水280μlを試
料として注入した。その他は,実施例1と同様な操作を
行い,硝酸イオン,亜硝酸イオンの同時定量を行った。
その結果,河川水中の硝酸イオンは7.8X10−5
ol/l,亜硝酸イオンは3.5X10−7mol/
l,水道水中の硝酸イオンは7.6X10−5mol/
lであった。水道水中の亜硝酸イオンは検出されなかっ
た。
【0010】
【効果】上記のように本発明を用いることで,高い感度
と迅速性を持って硝酸イオンの定量および硝酸イオンと
亜硝酸イオンの同時定量を行うことができた。本発明を
用いることで生じる特有の効果として,次のような事柄
が挙げられる。1)有害な重金属還元剤を使用していな
いため,廃液処理が簡便になると同時に作業の安全性を
高めることができた。2)加工しやすい樹脂製チューブ
を使用してるため,操作性が向上した。3)樹脂製チュ
ーブは内径を小さくすることが可能で,試料の分散を低
く押えることができ高感度分析が可能となった。4)キ
ャリヤー溶液にエチレンジアミン四酢酸などを添加する
ことにより,還元率を高めることができた。5)特殊な
分析技術を必要とせず,初心者であっても簡単に硝酸イ
オン,亜硝酸イオンの定量が行えた。などの特有の効果
を有している。なお,1時間当たり20〜30検体を処
理することができ,検出限界は1ppbと高感度であっ
た。本発明は,特殊な分析技術を必要とせず,高い精度
と迅速性をもって高感度で硝酸イオンの定量およびを硝
酸イオンと亜硝酸イオンの同時定量を行うことができ,
その応用範囲は淡水,海水のみならず尿,血液,細胞培
養液などにも応用可能である。従って,本発明は,自然
界に広く分布している硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの
優れた高感度迅速定量法と言える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による硝酸イオンを定量するためのFI
A装置の概略図である。
【図2】本発明による硝酸イオン,亜硝酸イオンを同時
に定量するためのFIA装置の概略図である。
【図3】低圧水銀ランプを一本使用した紫外線照射還元
装置の概略図である。
【図4】低圧水銀ランプを二本使用した紫外線照射還元
装置の概略図である。
【図5】本発明を使用しない従来のFIA装置の概略図
である。
【符号の説明】
1 キャリヤー溶液 2 発色試薬溶液 3 送液ポンプ 4 試料 5 試料注入部 6 紫外線照射還元装置 7 三方ジョイント 8 反応コイル 9 吸光光度検出器 10 記録計 11 樹脂製チューブ 12 排出 13 バイパス流路 14 三方ジョイント 15 低圧水銀ランプ 16 反射鏡 17 キャリヤー液体の入口 18 キャリヤー液体の出口 19 カドミウム−銅還元カラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭45−1802(JP,B1) Kazuhiko Takeda & Kitao Fujiwara,An alytica Chimica Ac ta,1993年,vol.276,pp.25 −32 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 35/08 G01N 21/77 G01N 21/78 G01N 31/00 G01N 33/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】河川水,飲料水,雨水中に含まれる硝酸イ
    オンの定量に当たり,フローインジェクション分析法を
    採用し,エチレンジアミン四酢酸,1,2−シクロヘキ
    サンジアミン四酢酸のうちのいずれか,あるいは両者を
    含む連続して流れるキャリヤー溶液に試料溶液の一定量
    を注入し,流路に組み込んだポリテトラフルオロエチレ
    ンチューブあるいはポリエチレンチューブを通過させ,
    ここで紫外線を照射せしめ,硝酸イオンを亜硝酸イオン
    に還元し,次いで発色液を加えた後,吸光度の変化を連
    続して測定することからなる硝酸イオンの定量法。
  2. 【請求項2】紫外線の発生源として,低圧水銀ランプを
    用いることを特徴とする請求項1の硝酸イオンの定量
    法。
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JP5158747B2 (ja) * 2007-01-12 2013-03-06 独立行政法人産業技術総合研究所 除血球機能を統合した電気泳動チップを用いた一酸化窒素最終代謝物の分析法
CN102980858B (zh) * 2012-11-21 2014-09-10 中国科学院烟台海岸带研究所 小型顺序注射亚硝酸盐分析系统
CN106680525A (zh) * 2017-01-04 2017-05-17 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 流动注射光度法鉴别地沟油的装置及其方法

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