亜硝酸イオンの定量方法
【課題】検査水に含まれる亜硝酸イオンを簡単な操作で高濃度の領域まで定量できるようにする。
【解決手段】検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法は、検査水に対し、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物、例えば次亜りん酸ナトリウムとを添加し、塩酸等を添加した酸性下において反応させる工程１と、工程１を経た検査水について、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含んでいる。ジアゾ化試薬には、１−アミノアントラキノンや２−ニトロアニリン等のオルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる。
【解決手段】検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法は、検査水に対し、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物、例えば次亜りん酸ナトリウムとを添加し、塩酸等を添加した酸性下において反応させる工程１と、工程１を経た検査水について、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含んでいる。ジアゾ化試薬には、１−アミノアントラキノンや２−ニトロアニリン等のオルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硝酸イオンの定量方法、特に、検査水に含まれる亜硝酸イオンを吸光度の測定により定量する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素は海洋水、湖沼水、河川水および地下水等の富栄養化に関わる原因物質の一つであることから、工場排水等での排出規制が設けられており、工場排水等は、環境への排出前に生態系の栄養源となるイオン状態の窒素（例えば、硝酸イオンや亜硝酸イオン）の定量が求められる。しかし、工場排水等は、イオン状態で窒素を含むだけではなく、各種の窒素化合物として窒素を含むのが一般的であり、この窒素化合物は環境への排出後に自然分解されることでイオン状態の窒素を発生する。このため、工場排水等は、窒素化合物から生成し得るイオン状態の窒素を含めた窒素の総量、いわゆる全窒素の定量が求められることが多い。
【０００３】
工場排水等の検査水に含まれる全窒素の定量の一形態では、検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解により硝酸イオンへ変換した後にさらに還元して亜硝酸イオンへ変換する前処理をし、この前処理後の検査水に含まれる亜硝酸イオンを定量する。
【０００４】
検査水に含まれる亜硝酸イオンの公的な定量方法として、日本工業規格（ＪＩＳ）において規定されたナフチルエチレンジアミン吸光光度法が知られている（非特許文献１）。この定量方法（以下、ＪＩＳ法という。）は、検査水に含まれる亜硝酸イオンが酸性下でスルファニルアミドと反応して生成するジアゾニウム塩をナフチルエチレンジアミンとカップリング反応させ、それにより生成するアゾ化合物による検査水の着色（発色）を吸光光度法により測定することで亜硝酸イオンを定量するものである。
【０００５】
しかし、ＪＩＳ法は、生成するアゾ化合物による検査水の着色が非常に鋭敏であって着色強度（モル吸光係数）が高まり過ぎることから、検査水における高濃度の亜硝酸イオンの正確な定量が困難であり、亜硝酸イオン濃度の測定可能範囲が０．０６〜０．６ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌに制限されている。この範囲の亜硝酸イオン濃度は全窒素に換算すると０．０２〜０．２ｍｇ［Ｎ］／Ｌ程度の微量範囲であることから、ＪＩＳ法は、全窒素の定量に適用するのが困難である。
【０００６】
特許文献１には、ＪＩＳ法に替わる亜硝酸イオンの定量方法として、ポルフィン核にアミノ基を有するポルフィリン化合物を検査水へ添加し、当該ポルフィリン化合物と亜硝酸イオンとの反応により生成するジアゾ基を有するポルフィリン化合物の吸光度または励起時の蛍光強度を測定する方法が記載されている。この方法は、ポルフィリン化合物のソーレ吸収帯がジアゾ基の生成により減少することを利用したもので、必要な反応はポルフィリン化合物と亜硝酸イオンとの反応だけであるから、ジアゾニウム塩の生成反応とカップリング反応との二段階の反応が必要なＪＩＳ法に比べて簡単な操作で亜硝酸イオンを定量可能である。しかし、この定量方法は、特許文献１の記載（特に、段落００２３）によると亜硝酸イオン濃度の測定可能範囲が０〜０．０１８ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌ程度であり、この範囲の亜硝酸イオン濃度は全窒素に換算すると０〜０．００６ｍｇ［Ｎ］／Ｌ程度の微量範囲でしかないことから、ＪＩＳ法と同じく全窒素の定量に適用するのが困難である。しかも、この定量方法は、特許文献１の記載（特に、段落００２３および図４）によると、ジアゾ基を有するポルフィリン化合物を生成させるために、検査水に含まれる亜硝酸イオンの２倍モル当量以上の多量のポルフィリン化合物を用いる必要があるため、不経済であり、自動化装置を実現する上で装置の小型化を図るのも困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ０１０２、工場排水試験方法（２００８） ４３．１．１
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−８９７８１号公報（特許請求の範囲、段落００１２、００１６および００２３並びに図４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、検査水に含まれる亜硝酸イオンを簡単な操作で高濃度の領域まで定量できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法に関するものである。この定量方法は、検査水に対し、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物とを添加し、酸性下において反応させる工程１と、工程１を経た検査水について、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含んでいる。この定量方法では、ジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる。
【００１１】
ここで用いられる芳香族第一級アミン化合物は、例えば、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである。
【００１２】
この定量方法では、通常、工程２の前に、工程１を経た検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整するのが好ましい。
【００１３】
本発明の定量方法が適用される検査水は、例えば、全窒素の定量のために、検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解することで生成した硝酸イオンをさらに還元することで亜硝酸イオンに変換する前処理をしたものである。この場合、検査水の温度は、通常、６０℃以上１００℃未満である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る亜硝酸イオンの定量方法は、特定のジアゾ化試薬を用いているため、複数の反応工程を必要としない簡単な操作で高濃度の領域まで亜硝酸イオンを定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図２】実施例１で作成した検量線を示す図。
【図３】実施例２で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図４】実施例２で作成した検量線を示す図。
【図５】実施例３で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図６】実施例３で作成した検量線を示す図。
【図７】実施例４で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図８】実施例４で作成した検量線を示す図。
【図９】実施例５で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１０】実施例５で作成した検量線を示す図。
【図１１】実施例６で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１２】実施例６で作成した検量線を示す図。
【図１３】比較例１で作成した検量線を示す図。
【図１４】実験例１ａで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１５】実験例１ｂで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１６】実験例１ｃで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１７】実験例１ｄで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１８】実験例２ａで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１９】実験例２ｂで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図２０】実験例２ｃで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の方法により亜硝酸イオンを定量可能な検査水は、特に限定されるものではないが、通常は工場排水や生活排水等の窒素の排出規制が設けられている排水の他、海洋水、湖沼水、河川水および地下水等の天然水である。
【００１７】
検査水の亜硝酸イオンを定量する際には、先ず、所定量の検査水を採取し、この検査水に対してジアゾ化試薬と還元剤とを添加して反応させる（工程１）。ここで、検査水の全窒素を測定する場合は、ジアゾ化試薬を添加する前に検査水に含まれる窒素化合物を分解し、窒素元素を亜硝酸イオンへ変換する前処理を実施する。例えば、検査水にペルオキソ二硫酸カリウム等の酸化剤を添加して加熱することで窒素化合物を酸化分解し、それにより生成する硝酸イオンをさらに還元して亜硝酸イオンへ変換する。このような前処理方法としては、例えば、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ０１０２ 「工場排水試験方法（２００８）」の４５．４に挙げられた銅・カドミウムカラム還元−ナフチルエチレンジアミン吸光光度法に記載の前処理方法を採用することができるが、その他の還元法や紫外線を照射する方法を採用することもできる。
【００１８】
この工程で用いられるジアゾ化試薬は、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なもの、特に、検査水への添加によりそれ自体で検査水を着色させることができるものである。本発明では、このようなジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物が用いられる。このような芳香族第一級アミン化合物としては、例えば、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウム、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム、ｐ−ニトロアニリン、２−アミノ−３−ヒドロキシアントラキノン、２−アミノ−２’−フルオロ−５−ブロモベンゾフェノン、４−アミノベンゾフェノン、４−フルオロ−２−ニトロアニリン、５−アミノ−２−ニトロベンゾトリフルオリド、４−アミノ−３−ニトロベンゾフェノン、２−アミノ−５−ニトロベンゾフェノンおよび４，６−ジニトロ−ｏ−トルイジンなどを含むが、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選択したものが好ましい。
【００１９】
ジアゾ化試薬は、通常、溶媒に溶解した溶液として検査水に添加するのが好ましい。ジアゾ化試薬を溶解するために用いられる溶媒としては、例えば、逆浸透膜等により膜処理することで得られる純水、蒸留水およびイオン交換水等の精製水、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン並びにメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ポリエチレングリコールおよびグリセリン等のアルコール類などが挙げられる。
【００２０】
検査水へのジアゾ化試薬の添加量は、検査水に含まれる亜硝酸イオンの全量との反応によりジアゾニウム塩が生成するのに十分な量に設定する必要があり、検査水に含まれるものと想定される亜硝酸イオンと少なくとも等モルに設定する必要がある。この点に関し、検査水中に含まれる化合物から誘導される亜硝酸イオンを考慮すると、検査水に含まれる亜硝酸イオン濃度は一般的に０〜３５ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌ程度の範囲と想定されることから、例えば、検査水の量を２．０ｍＬとした場合のジアゾ化試薬の添加量は、通常、１．５μｍｏｌ以上になるよう設定するのが好ましい。但し、検査水の亜硝酸イオン濃度が３５ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌよりも大幅に低いことが判明している、または、想定されるような場合は、それを考慮してジアゾ化試薬の添加量を１．５μｍｏｌ未満に設定することもできる。
【００２１】
この工程で用いられる還元剤は、亜硝酸イオンとジアゾ化試薬との反応により生成するジアゾニウム塩について、そのジアゾニウムイオンのジアゾニオ基（−Ｎ２＋）を水素原子（−Ｈ）に還元可能なものであり、通常、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物である。利用可能なアルコール系化合物としては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、ポリエチレングリコールおよびグリセリンなどを挙げることができる。また、次亜りん酸塩としては、次亜りん酸ナトリウム、次亜りん酸カリウムおよび次亜りん酸カルシウム並びにこれら次亜りん酸塩の水和物などを挙げることができる。
【００２２】
還元剤は、通常、溶媒に溶解した溶液として検査水に添加するのが好ましい。還元剤を溶解するために用いられる溶媒としては、例えば、逆浸透膜等により膜処理することで得られる純水、蒸留水およびイオン交換水等の精製水並びにジメチルスルホキシドなどが挙げられる。また、還元剤は、後記のように検査水を酸性に設定するために用いられる酸やその水溶液の溶液として検査水へ添加することもできる。
【００２３】
検査水への還元剤の添加量は、この工程での反応により生成するジアゾニウム塩のジアゾニウムイオンの全量を還元するのに十分な量に設定する必要があり、通常、検査水へ添加するジアゾ化試薬量と少なくとも等モルになるよう設定するのが好ましい。
【００２４】
なお、ジアゾ化試薬をアルコール類に溶解した溶液として検査水へ添加する場合、溶媒として用いるアルコール類を還元剤として用いることができる。
【００２５】
この工程において、ジアゾ化試薬と亜硝酸イオンとの反応、すなわちジアゾニウム塩の生成反応は、酸性下で進行させる。具体的には、定量結果に影響する可能性がある窒素元素を含まずかつジアゾ化試薬と亜硝酸イオンとの反応を阻害しない酸を検査水に添加することで検査水を酸性に調整し、その環境下で反応を進行させる。酸としては、例えば、塩酸および硫酸などの無機酸、酢酸、ベンゼンスルホン酸、クエン酸およびコハク酸などの有機酸並びにこれらの水溶液を用いることができるが、通常は塩酸水溶液を用いるのが好ましい。検査水に対する酸の添加時期は、ジアゾ化試薬および還元剤を添加する前であってもよいし、ジアゾ化試薬および還元剤の添加後であってもよい。また、既述のように、酸は、還元剤の溶媒として検査水へ添加することもできる。
【００２６】
検査水に対する酸の添加量は、検査水に含まれる亜硝酸イオンとジアゾ化試薬との反応が安定に進行するように検査水を酸性に調整可能なように設定する必要があり、通常、検査水のｐＨが６．０以下になるように設定するのが好ましく、０〜４．０になるよう設定するのが特に好ましい。
【００２７】
この工程での反応は、通常、５〜４０℃程度の室温で進行させることができる。反応に要する時間は、温度により変動するが、通常、１〜１０分程度である。なお、反応時間を短縮するために、検査水を適宜加熱することもできる。この場合、加熱温度は、４０〜１００℃に設定するのが好ましい。また、検査水が窒素化合物を亜硝酸イオンへ変換するための前処理が適用されたものである場合、当該前処理工程において、検査水は、通常、６０℃以上１００℃未満に加熱されていることから、この工程での反応は、その加熱状態を維持しながら実行することもできる。
【００２８】
この工程において、検査水は、添加したジアゾ化試薬自体により着色する。また、検査水に含まれる亜硝酸イオンは、酸により調整された酸性下においてジアゾ化試薬と反応し、ジアゾニウム塩を生成する。これにより、ジアゾ化試薬により着色した検査水は、ジアゾ化試薬が亜硝酸イオンとの反応により消費されることでジアゾ化試薬自体による着色が退色するようになる。
【００２９】
ここで生成したジアゾニウム塩は、それを形成するジアゾニウムイオンのジアゾニオ基が容易に分解され、その基がヒドロキシル基（−ＯＨ）に変換された化合物（以下、変換化合物という場合がある。）を生成する傾向にある。例えば、ジアゾ化試薬として１−アミノアントラキノンを用いた場合、そのジアゾニウムイオンのジアゾニオ基がヒドロキシル基に変換され、変換化合物として１−ヒドロキシアントラキノンが生成する。生成した変換化合物のヒドロキシル基は、ジアゾ化試薬のアミノ基（−ＮＨ２）と同様に非共有電子対を有することから、それが結合している芳香族構造部分と共役系を形成する。このため、変換化合物は、ジアゾ化試薬の極大吸収波長の近接波長に極大吸収波長を有する別の色素として検査水を着色し、後記する工程２において測定する吸光度に影響する可能性がある。例えば、１−アミノアントラキノンによる着色の吸光スペクトルでは４８０ｎｍ付近が極大吸収波長になるが、変換化合物である１−ヒドロキシアントラキノンによる着色の吸光スペクトルでは極大吸収波長が４００ｎｍ付近になる。このため、工程２において、発光ダイオードのような光源を用いて吸光度を測定するとき、当該光源からは波長幅を持った光が照射されることになるため、目的の吸光度の測定において変換化合物による検査水の着色が障害になりやすい。これは、本工程を適用する検査水の温度が高い場合、例えば、検査水が全窒素を定量するための前処理のために高温である場合や本工程での反応を加熱下で実行する場合において、変換化合物の生成が進行しやすいことから顕著である。
【００３０】
これに対し、この工程では、検査水に対してジアゾ化試薬とともに還元剤を添加していることから、生成したジアゾニウム塩のジアゾニウムイオンは、ジアゾニオ基が水素原子へ速やかに還元されることで変換化合物とは別の化合物に変換される。例えば、ジアゾ化試薬が1−アミノアントラキノンの場合、この工程では、１−ヒドロキシアントラキノンの生成が抑えられ、代わりにアントラキノンが生成する。この別の化合物は、ジアゾニオ基の還元による水素原子が芳香族構造部分の共役系に関与しないことから検査水を着色しにくく、工程２での吸光度の測定に影響しにくい。
【００３１】
次に、ジアゾ化試薬の反応後の検査水の吸光度を測定する（工程２）。ここで測定する吸光度は、ジアゾ化試薬自体が検査水に付与する着色の吸光度、すなわち、検査水に残留しているジアゾ化試薬が検査水に付与している着色の吸光度である。
【００３２】
ジアゾ化試薬による検査水の着色は、ジアゾ化試薬が検査水中の亜硝酸イオンとの反応で消費されるに従って強度が低下する。このため、ここで測定する吸光度と検査水におけるジアゾ化試薬濃度および亜硝酸イオン濃度とは相関性を有する。吸光度の測定波長は、ジアゾ化試薬が検査水に付与する着色の極大吸収波長またはその付近の波長であり、使用するジアゾ化試薬の種類により異なるため特定されるものではないが、通常は２５０〜６００ｎｍの範囲にある。なお、検査水は、変換化合物の生成が抑えられることから、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を安定に測定することができる。
【００３３】
この工程では、吸光度と亜硝酸イオン濃度との関係を予め調べて作成しておいた検量線に基づいて、吸光度の測定値から検査水の亜硝酸イオン量を判定する。ここで作成する検量線は、亜硝酸イオン濃度と吸光度との間の直線関係が比較的高濃度の亜硝酸イオン濃度の範囲まで良好に成立することから、検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量可能範囲がＪＩＳ法等の従来法で可能な範囲よりも広い０〜５３ｍｇ／［ＮＯ２−］／Ｌ（全窒素換算で０〜１６ｍｇ［Ｎ］／Ｌ）の範囲になる。このため、この定量方法は、亜硝酸イオンの含有量が多い検査水、例えば、全窒素の定量のために窒素化合物を既述の前処理により亜硝酸イオンへ変換したような検査水について適用する場合に有用である。特に、このような前処理をした検査水は、前処理での加熱により６０〜１００℃の高温であり、変換化合物が生成しやすい環境であることから、この定量方法の適用に適している。
【００３４】
本発明の定量方法では、工程２の前に、工程１を経た検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整するのが好ましい。工程２で測定する吸光度は、検査水のｐＨが７以下のとき、ｐＨ値により数値が異なる場合があることから亜硝酸イオンの定量結果に多少の誤差を生じさせる可能性があるが、このような調整をすると、吸光度はｐＨの影響による測定誤差が小さくなり、亜硝酸イオン濃度の定量精度をより高めることができる。
【００３５】
検査水のｐＨは、通常、工程１の終了後の検査水へアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩若しくは炭酸水素塩などのアルカリ化合物またはその水溶液を添加することで調整することができるが、通常は水酸化ナトリウム水溶液を添加することで調整するのが好ましい。
【実施例】
【００３６】
試薬および分光光度計
以下の実施例等で用いた試薬および分光光度計は次のものである。
亜硝酸性窒素標準液（イオンクロマトグラフ用）：和光純薬工業株式会社 コード１４７−０６３４１
１０重量％塩酸：和光純薬工業株式会社 コード０８５−０７５３５
１ｍｏｌ／Ｌ塩酸：和光純薬工業株式会社 コード０８３−０１０９５
エタノール：和光純薬工業株式会社 コード０５２−００４６７
次亜りん酸ナトリウム一水和物：和光純薬工業株式会社 コード１９３−０２２２５
１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液：和光純薬工業株式会社 コード１９２−０２１７５
１０ｗ／ｖ％水酸化ナトリウム溶液：和光純薬工業株式会社 コード１９１−１１５５５
１−プロパノール：和光純薬工業株式会社 コード１６２−０４８１６
ジメチルスルホキシド（試薬特級）：和光純薬工業株式会社 コード０４３−０７２１６
１−アミノアントラキノン：東京化成工業株式会社 コードＡ０５９０
２−ニトロアニリン：東京化成工業株式会社 コードＮ０１１８
４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウム：東京化成工業株式会社 コードＡ０３７５
１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム：東京化成工業株式会社 コードＡ０２７９
ｐ−ニトロアニリン：東京化成工業株式会社 コードＮ０１１９
ナフチルエチレンジアミン（窒素酸化物測定用）：和光純薬工業株式会社 コード１４７−０４１４１
分光光度計：株式会社島津製作所の商品名「ＵＶ−１６００ＰＣ」
【００３７】
実施例１
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を用意した。亜硝酸イオン濃度が０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの亜硝酸イオン溶液は蒸留水をそのまま用い、また、他の亜硝酸イオン溶液は亜硝酸性窒素標準液を蒸留水で希釈することで亜硝酸イオン濃度を調整した。
【００３８】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．５ｍＬに対して１−アミノアントラキノンのエタノール溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸１．０ｍＬを添加してｐＨを０．２に設定した。この亜硝酸イオン溶液を７０℃で１５分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１に示す。
【００３９】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図２に示す。図２によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４０】
実施例２
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、２．０、４．０、６．０、８．０、１０．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの７種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４１】
（検量線の作成）
用意した７種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液（濃度０．２ｇ／Ｌ）２．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸０．５ｍＬを添加してｐＨを０．６に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１５分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図３に示す。
【００４２】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図４に示す。図４によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４３】
実施例３
ｐＨを０．６に調整した亜硝酸イオン溶液を２５℃で１５分間放置して反応させた後、反応液に１０ｗ／ｖ％水酸化ナトリウム溶液０．６ｍＬをさらに加えてｐＨを１２．４に調整してから吸光スペクトルを測定した点を除いて実施例２と同様に操作し、検量線を作成した。吸光スペクトルの測定結果を図５に示し、検量線を図６に示す。図６によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４４】
実施例４
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、２．０、４．０および６．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４５】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して２−ニトロアニリンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．３ｇ／Ｌ）０．５ｍＬを添加し、さらに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．２ｍＬを添加してｐＨを１．２に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の３１５〜５３０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図７に示す。
【００４６】
次に、測定した吸光スペクトルから２−ニトロアニリンによる発色波長である４１５ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図８に示す。図８によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜６．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４７】
実施例５
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、０．５、１．０、１．５および２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの５種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４８】
（検量線の作成）
用意した５種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度０．６ｇ／Ｌ）０．１５ｍＬを添加し、さらに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．２ｍＬを添加してｐＨを１．１に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の２７０〜４４０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図９に示す。
【００４９】
次に、測定した吸光スペクトルから４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムによる発色波長である３７０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図１０に示す。図１０によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００５０】
実施例６
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００５１】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．５ｍＬに対して１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度１．０ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．５ｍＬを添加してｐＨを０．５に設定した。この亜硝酸イオン溶液を６０℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１１に示す。
【００５２】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図１２に示す。図１２によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００５３】
比較例１
亜硝酸イオン濃度が０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９および１．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの１１種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。そして、各亜硝酸イオン溶液に対して日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ０１０２、工場排水試験方法（２００８）４３．１．１（非特許文献１）に規定されたナフチルエチレンジアミン吸光光度法を適用し、５４０ｎｍの吸光度と亜硝酸イオン濃度との関係を調べた。結果を図１３に示す。
【００５４】
図１３によると、亜硝酸イオン濃度の定量可能範囲は０〜０．３ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲に止まり、本法で高濃度の亜硝酸イオンを定量することはできないことがわかる。
【００５５】
実験例１
（実験例１ａ）
実施例１と同様にして亜硝酸イオン濃度が１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの亜硝酸イオン溶液を調製した。調製した亜硝酸イオン溶液を３本の試験管Ａ、ＢおよびＣのそれぞれに２．５ｍＬずつ入れ、各試験管の亜硝酸イオン溶液へ１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを加えた。また、１０重量％塩酸を０．５ｍＬずつ添加し、ｐＨを０．５に設定した。そして、ブロックヒーターを用いて各試験管を下記の条件で加熱した後、３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１４に示す。なお、図１４には、試験管Ａについて、１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液を添加直後であって加熱前に同様の吸光スペクトルを測定した結果（ブランク）を併せて示している。
【００５６】
試験管Ａ：９５℃で１０分間
試験管Ｂ：９５℃で３０分間
試験管Ｃ：８５℃で１０分間
【００５７】
図１４によると、加熱後の試験管Ａ〜Ｃについての吸光スペクトルは、１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍに近い４４０〜４７０ｎｍ付近において不一致が生じている（図１４の一点鎖線枠内）。これは、４８０ｎｍ付近を中心として発光波長に幅のある発光ダイオードや同様に感度波長に幅のあるフォトトランジスタを用いて１−アミノアントラキノンによる着色の吸光度を測定しようとする場合、加熱温度や加熱時間の変動により吸光度の測定結果が変動することを意味し、亜硝酸イオンの定量結果が不正確になる可能性があることを示している。
【００５８】
（実験例１ｂ）
１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液を１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）に変更した点を除いて実験例１ａと同様に操作し、３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１５に示す。なお、図１５には、試験管Ａについて、１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液を添加直後であって加熱前に同様の吸光スペクトルを測定した結果（ブランク）を併せて示している。
【００５９】
図１５によると、加熱後の試験管Ａ〜Ｃについての吸光スペクトルは、１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍに近い４４０〜４７０ｎｍ付近においても略一致している（図１５の一点鎖線枠内）。これは、４８０ｎｍ付近を中心として発光波長に幅のある発光ダイオードや同様に感度波長に幅のあるフォトトランジスタを用いて１−アミノアントラキノンによる着色の吸光度を測定しようとする場合においても、加熱温度や加熱時間の変動により吸光度の測定結果が実質的に変動しないことを意味し、信頼性の高い亜硝酸イオンの定量結果が得られることを示している。
【００６０】
（実験例１ｃ）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で調製した。調製した４種類の亜硝酸イオン溶液２．０ｍＬを個別の試験管に入れ、各試験管を９０℃のブロックヒーターに装着した。そして、各試験管へ１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度１．０ｇ／Ｌ）０．８ｍＬ、１０重量％塩酸水溶液０．５ｍＬおよび蒸留水０．５ｍＬを添加し、ｐＨを０．５に設定した。ブロックヒーターによる亜硝酸イオン溶液の加熱温度を９５℃に変更して１５分間反応させた後、反応液の３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１６に示す。
【００６１】
図１６によると、亜硝酸イオン溶液の濃度が異なることで４２０〜５４０ｎｍの範囲での極大吸収波長が変動している。これは、測定された吸光スペクトルにおいて、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる着色の吸光スペクトルと、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからジアゾニウム塩を経由して生成したヒドロキシ体（１−ヒドロキシ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム）の吸光スペクトルとが融合した状態で現れているためと考えられる。特に、亜硝酸イオン濃度が高いほど極大吸収波長が低波長側へ移動しているのは、亜硝酸イオン濃度が高いためにヒドロキシ体の生成量が相対的に多くなるためと考えられる。
【００６２】
（実験例１ｄ）
蒸留水０．５ｍＬに替えて濃度を１０ｇ／Ｌに設定した次亜りん酸ナトリウム水溶液０．５ｍＬを試験管へ加えた点を除いて実験例１ｃと同様に操作し、反応液の３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１７に示す。
【００６３】
図１７によると、亜硝酸イオン濃度が異なる場合であっても、亜硝酸イオン濃度が１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの場合を除いて４２０〜５４０ｎｍの範囲での極大吸収波長は略一定している。これは、次亜りん酸ナトリウム水溶液を用いることで実験例１ｃのようなヒドロキシ体の生成が抑制され、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる着色の吸光スペクトルが安定に得られたためと考えられる。
【００６４】
実験例２
（実験例２ａ）
蒸留水２．５ｍＬ対してジアゾ化試薬であるｐ−ニトロアニリンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．３ｇ／Ｌ）０．１５ｍＬを添加したジアゾ化試薬水溶液を４つ用意し、このうちの３つのそれぞれに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を０．０３ｍＬ、０．０６ｍＬおよび０．０９ｍＬ添加することで水素イオン濃度を０．０１１ｍｏｌ／Ｌ、０．０２２ｍｏｌ／Ｌおよび０．０３３ｍｏｌ／Ｌに調整した３種類の溶液を調製した。これらの溶液を２５℃で５分間放置した後、２９０〜４８０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１８に示す。図１８には、１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を添加していないジアゾ化試薬水溶液のみについて同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６５】
（実験例２ｂ）
実験例２ａで用意したものと同様のジアゾ化試薬水溶液を４つ用意し、このうちの３つのそれぞれに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸に替えて１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を０．０３ｍＬ、０．０６ｍＬおよび０．０９ｍＬ添加することでｐＨを７以上に調整した３種類の溶液を調整した。これらの溶液について、実験例２ａと同様の条件で放置した後に吸光スペクトルを測定した。結果を図１９に示す。図１９には、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を添加していないジアゾ化試薬水溶液のみについて同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６６】
（実験例２ｃ）
実験例２ａと同様にして水素イオン濃度を調整した３種類の溶液を調製し、これらの溶液を２５℃で５分間放置した。その後、それぞれの溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液０．１５ｍＬを添加し、ｐＨをそれぞれ１２．６、１２．５および１２．３に調整した３種類の溶液を調製した。これらの溶液について、実験例２ａと同様に吸光スペクトルを測定した結果を図２０に示す。図２０には、実験例２ａで用意したものと同じジアゾ化試薬水溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液０．１５ｍＬのみを添加することでｐＨを１２．７に調整した溶液について、同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６７】
（実験例２ａ〜２ｃの説明）
実験例２ａに関する図１８は、吸光スペクトルを測定した溶液の水素イオン濃度が異なることで、ジアゾ化試薬であるｐ−ニトロアニリンの濃度が同じであっても極大吸収波長の吸光度が異なることを示している。より具体的には、溶液の水素イオン濃度が０．０１１ｍｏｌ／Ｌ増加する毎に、極大吸収波長の吸光度は約５％低下することを示している。これに対し、実験例２ｂに関する図１９は、ジアゾ化試薬水溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を添加してｐＨを７以上に設定すれば、ｐ−ニトロアニリンの濃度が同じ溶液において極大吸収波長の吸光度に大きな変化が生じないことを示している。そして、実験例２ｃに関する図２０は、１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を添加することで水素イオン濃度を高めた溶液は、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液の添加によりｐＨを７以上に調整してから吸収スペクトルを測定すると、極大吸収波長の吸光度に殆ど変化が生じないことを示している。
【００６８】
以上の結果より、検査水の亜硝酸イオンを定量するときは、ジアゾ化試薬の反応後の検査水のｐＨを７以上に調整してから吸光度を測定するのが好ましいものと考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硝酸イオンの定量方法、特に、検査水に含まれる亜硝酸イオンを吸光度の測定により定量する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素は海洋水、湖沼水、河川水および地下水等の富栄養化に関わる原因物質の一つであることから、工場排水等での排出規制が設けられており、工場排水等は、環境への排出前に生態系の栄養源となるイオン状態の窒素（例えば、硝酸イオンや亜硝酸イオン）の定量が求められる。しかし、工場排水等は、イオン状態で窒素を含むだけではなく、各種の窒素化合物として窒素を含むのが一般的であり、この窒素化合物は環境への排出後に自然分解されることでイオン状態の窒素を発生する。このため、工場排水等は、窒素化合物から生成し得るイオン状態の窒素を含めた窒素の総量、いわゆる全窒素の定量が求められることが多い。
【０００３】
工場排水等の検査水に含まれる全窒素の定量の一形態では、検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解により硝酸イオンへ変換した後にさらに還元して亜硝酸イオンへ変換する前処理をし、この前処理後の検査水に含まれる亜硝酸イオンを定量する。
【０００４】
検査水に含まれる亜硝酸イオンの公的な定量方法として、日本工業規格（ＪＩＳ）において規定されたナフチルエチレンジアミン吸光光度法が知られている（非特許文献１）。この定量方法（以下、ＪＩＳ法という。）は、検査水に含まれる亜硝酸イオンが酸性下でスルファニルアミドと反応して生成するジアゾニウム塩をナフチルエチレンジアミンとカップリング反応させ、それにより生成するアゾ化合物による検査水の着色（発色）を吸光光度法により測定することで亜硝酸イオンを定量するものである。
【０００５】
しかし、ＪＩＳ法は、生成するアゾ化合物による検査水の着色が非常に鋭敏であって着色強度（モル吸光係数）が高まり過ぎることから、検査水における高濃度の亜硝酸イオンの正確な定量が困難であり、亜硝酸イオン濃度の測定可能範囲が０．０６〜０．６ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌに制限されている。この範囲の亜硝酸イオン濃度は全窒素に換算すると０．０２〜０．２ｍｇ［Ｎ］／Ｌ程度の微量範囲であることから、ＪＩＳ法は、全窒素の定量に適用するのが困難である。
【０００６】
特許文献１には、ＪＩＳ法に替わる亜硝酸イオンの定量方法として、ポルフィン核にアミノ基を有するポルフィリン化合物を検査水へ添加し、当該ポルフィリン化合物と亜硝酸イオンとの反応により生成するジアゾ基を有するポルフィリン化合物の吸光度または励起時の蛍光強度を測定する方法が記載されている。この方法は、ポルフィリン化合物のソーレ吸収帯がジアゾ基の生成により減少することを利用したもので、必要な反応はポルフィリン化合物と亜硝酸イオンとの反応だけであるから、ジアゾニウム塩の生成反応とカップリング反応との二段階の反応が必要なＪＩＳ法に比べて簡単な操作で亜硝酸イオンを定量可能である。しかし、この定量方法は、特許文献１の記載（特に、段落００２３）によると亜硝酸イオン濃度の測定可能範囲が０〜０．０１８ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌ程度であり、この範囲の亜硝酸イオン濃度は全窒素に換算すると０〜０．００６ｍｇ［Ｎ］／Ｌ程度の微量範囲でしかないことから、ＪＩＳ法と同じく全窒素の定量に適用するのが困難である。しかも、この定量方法は、特許文献１の記載（特に、段落００２３および図４）によると、ジアゾ基を有するポルフィリン化合物を生成させるために、検査水に含まれる亜硝酸イオンの２倍モル当量以上の多量のポルフィリン化合物を用いる必要があるため、不経済であり、自動化装置を実現する上で装置の小型化を図るのも困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ０１０２、工場排水試験方法（２００８） ４３．１．１
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−８９７８１号公報（特許請求の範囲、段落００１２、００１６および００２３並びに図４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、検査水に含まれる亜硝酸イオンを簡単な操作で高濃度の領域まで定量できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法に関するものである。この定量方法は、検査水に対し、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物とを添加し、酸性下において反応させる工程１と、工程１を経た検査水について、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含んでいる。この定量方法では、ジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる。
【００１１】
ここで用いられる芳香族第一級アミン化合物は、例えば、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである。
【００１２】
この定量方法では、通常、工程２の前に、工程１を経た検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整するのが好ましい。
【００１３】
本発明の定量方法が適用される検査水は、例えば、全窒素の定量のために、検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解することで生成した硝酸イオンをさらに還元することで亜硝酸イオンに変換する前処理をしたものである。この場合、検査水の温度は、通常、６０℃以上１００℃未満である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る亜硝酸イオンの定量方法は、特定のジアゾ化試薬を用いているため、複数の反応工程を必要としない簡単な操作で高濃度の領域まで亜硝酸イオンを定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図２】実施例１で作成した検量線を示す図。
【図３】実施例２で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図４】実施例２で作成した検量線を示す図。
【図５】実施例３で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図６】実施例３で作成した検量線を示す図。
【図７】実施例４で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図８】実施例４で作成した検量線を示す図。
【図９】実施例５で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１０】実施例５で作成した検量線を示す図。
【図１１】実施例６で測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１２】実施例６で作成した検量線を示す図。
【図１３】比較例１で作成した検量線を示す図。
【図１４】実験例１ａで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１５】実験例１ｂで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１６】実験例１ｃで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１７】実験例１ｄで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１８】実験例２ａで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図１９】実験例２ｂで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【図２０】実験例２ｃで測定した吸光スペクトルの結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の方法により亜硝酸イオンを定量可能な検査水は、特に限定されるものではないが、通常は工場排水や生活排水等の窒素の排出規制が設けられている排水の他、海洋水、湖沼水、河川水および地下水等の天然水である。
【００１７】
検査水の亜硝酸イオンを定量する際には、先ず、所定量の検査水を採取し、この検査水に対してジアゾ化試薬と還元剤とを添加して反応させる（工程１）。ここで、検査水の全窒素を測定する場合は、ジアゾ化試薬を添加する前に検査水に含まれる窒素化合物を分解し、窒素元素を亜硝酸イオンへ変換する前処理を実施する。例えば、検査水にペルオキソ二硫酸カリウム等の酸化剤を添加して加熱することで窒素化合物を酸化分解し、それにより生成する硝酸イオンをさらに還元して亜硝酸イオンへ変換する。このような前処理方法としては、例えば、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ０１０２ 「工場排水試験方法（２００８）」の４５．４に挙げられた銅・カドミウムカラム還元−ナフチルエチレンジアミン吸光光度法に記載の前処理方法を採用することができるが、その他の還元法や紫外線を照射する方法を採用することもできる。
【００１８】
この工程で用いられるジアゾ化試薬は、亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なもの、特に、検査水への添加によりそれ自体で検査水を着色させることができるものである。本発明では、このようなジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物が用いられる。このような芳香族第一級アミン化合物としては、例えば、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウム、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム、ｐ−ニトロアニリン、２−アミノ−３−ヒドロキシアントラキノン、２−アミノ−２’−フルオロ−５−ブロモベンゾフェノン、４−アミノベンゾフェノン、４−フルオロ−２−ニトロアニリン、５−アミノ−２−ニトロベンゾトリフルオリド、４−アミノ−３−ニトロベンゾフェノン、２−アミノ−５−ニトロベンゾフェノンおよび４，６−ジニトロ−ｏ−トルイジンなどを含むが、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選択したものが好ましい。
【００１９】
ジアゾ化試薬は、通常、溶媒に溶解した溶液として検査水に添加するのが好ましい。ジアゾ化試薬を溶解するために用いられる溶媒としては、例えば、逆浸透膜等により膜処理することで得られる純水、蒸留水およびイオン交換水等の精製水、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン並びにメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ポリエチレングリコールおよびグリセリン等のアルコール類などが挙げられる。
【００２０】
検査水へのジアゾ化試薬の添加量は、検査水に含まれる亜硝酸イオンの全量との反応によりジアゾニウム塩が生成するのに十分な量に設定する必要があり、検査水に含まれるものと想定される亜硝酸イオンと少なくとも等モルに設定する必要がある。この点に関し、検査水中に含まれる化合物から誘導される亜硝酸イオンを考慮すると、検査水に含まれる亜硝酸イオン濃度は一般的に０〜３５ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌ程度の範囲と想定されることから、例えば、検査水の量を２．０ｍＬとした場合のジアゾ化試薬の添加量は、通常、１．５μｍｏｌ以上になるよう設定するのが好ましい。但し、検査水の亜硝酸イオン濃度が３５ｍｇ［ＮＯ２−］／Ｌよりも大幅に低いことが判明している、または、想定されるような場合は、それを考慮してジアゾ化試薬の添加量を１．５μｍｏｌ未満に設定することもできる。
【００２１】
この工程で用いられる還元剤は、亜硝酸イオンとジアゾ化試薬との反応により生成するジアゾニウム塩について、そのジアゾニウムイオンのジアゾニオ基（−Ｎ２＋）を水素原子（−Ｈ）に還元可能なものであり、通常、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物である。利用可能なアルコール系化合物としては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、ポリエチレングリコールおよびグリセリンなどを挙げることができる。また、次亜りん酸塩としては、次亜りん酸ナトリウム、次亜りん酸カリウムおよび次亜りん酸カルシウム並びにこれら次亜りん酸塩の水和物などを挙げることができる。
【００２２】
還元剤は、通常、溶媒に溶解した溶液として検査水に添加するのが好ましい。還元剤を溶解するために用いられる溶媒としては、例えば、逆浸透膜等により膜処理することで得られる純水、蒸留水およびイオン交換水等の精製水並びにジメチルスルホキシドなどが挙げられる。また、還元剤は、後記のように検査水を酸性に設定するために用いられる酸やその水溶液の溶液として検査水へ添加することもできる。
【００２３】
検査水への還元剤の添加量は、この工程での反応により生成するジアゾニウム塩のジアゾニウムイオンの全量を還元するのに十分な量に設定する必要があり、通常、検査水へ添加するジアゾ化試薬量と少なくとも等モルになるよう設定するのが好ましい。
【００２４】
なお、ジアゾ化試薬をアルコール類に溶解した溶液として検査水へ添加する場合、溶媒として用いるアルコール類を還元剤として用いることができる。
【００２５】
この工程において、ジアゾ化試薬と亜硝酸イオンとの反応、すなわちジアゾニウム塩の生成反応は、酸性下で進行させる。具体的には、定量結果に影響する可能性がある窒素元素を含まずかつジアゾ化試薬と亜硝酸イオンとの反応を阻害しない酸を検査水に添加することで検査水を酸性に調整し、その環境下で反応を進行させる。酸としては、例えば、塩酸および硫酸などの無機酸、酢酸、ベンゼンスルホン酸、クエン酸およびコハク酸などの有機酸並びにこれらの水溶液を用いることができるが、通常は塩酸水溶液を用いるのが好ましい。検査水に対する酸の添加時期は、ジアゾ化試薬および還元剤を添加する前であってもよいし、ジアゾ化試薬および還元剤の添加後であってもよい。また、既述のように、酸は、還元剤の溶媒として検査水へ添加することもできる。
【００２６】
検査水に対する酸の添加量は、検査水に含まれる亜硝酸イオンとジアゾ化試薬との反応が安定に進行するように検査水を酸性に調整可能なように設定する必要があり、通常、検査水のｐＨが６．０以下になるように設定するのが好ましく、０〜４．０になるよう設定するのが特に好ましい。
【００２７】
この工程での反応は、通常、５〜４０℃程度の室温で進行させることができる。反応に要する時間は、温度により変動するが、通常、１〜１０分程度である。なお、反応時間を短縮するために、検査水を適宜加熱することもできる。この場合、加熱温度は、４０〜１００℃に設定するのが好ましい。また、検査水が窒素化合物を亜硝酸イオンへ変換するための前処理が適用されたものである場合、当該前処理工程において、検査水は、通常、６０℃以上１００℃未満に加熱されていることから、この工程での反応は、その加熱状態を維持しながら実行することもできる。
【００２８】
この工程において、検査水は、添加したジアゾ化試薬自体により着色する。また、検査水に含まれる亜硝酸イオンは、酸により調整された酸性下においてジアゾ化試薬と反応し、ジアゾニウム塩を生成する。これにより、ジアゾ化試薬により着色した検査水は、ジアゾ化試薬が亜硝酸イオンとの反応により消費されることでジアゾ化試薬自体による着色が退色するようになる。
【００２９】
ここで生成したジアゾニウム塩は、それを形成するジアゾニウムイオンのジアゾニオ基が容易に分解され、その基がヒドロキシル基（−ＯＨ）に変換された化合物（以下、変換化合物という場合がある。）を生成する傾向にある。例えば、ジアゾ化試薬として１−アミノアントラキノンを用いた場合、そのジアゾニウムイオンのジアゾニオ基がヒドロキシル基に変換され、変換化合物として１−ヒドロキシアントラキノンが生成する。生成した変換化合物のヒドロキシル基は、ジアゾ化試薬のアミノ基（−ＮＨ２）と同様に非共有電子対を有することから、それが結合している芳香族構造部分と共役系を形成する。このため、変換化合物は、ジアゾ化試薬の極大吸収波長の近接波長に極大吸収波長を有する別の色素として検査水を着色し、後記する工程２において測定する吸光度に影響する可能性がある。例えば、１−アミノアントラキノンによる着色の吸光スペクトルでは４８０ｎｍ付近が極大吸収波長になるが、変換化合物である１−ヒドロキシアントラキノンによる着色の吸光スペクトルでは極大吸収波長が４００ｎｍ付近になる。このため、工程２において、発光ダイオードのような光源を用いて吸光度を測定するとき、当該光源からは波長幅を持った光が照射されることになるため、目的の吸光度の測定において変換化合物による検査水の着色が障害になりやすい。これは、本工程を適用する検査水の温度が高い場合、例えば、検査水が全窒素を定量するための前処理のために高温である場合や本工程での反応を加熱下で実行する場合において、変換化合物の生成が進行しやすいことから顕著である。
【００３０】
これに対し、この工程では、検査水に対してジアゾ化試薬とともに還元剤を添加していることから、生成したジアゾニウム塩のジアゾニウムイオンは、ジアゾニオ基が水素原子へ速やかに還元されることで変換化合物とは別の化合物に変換される。例えば、ジアゾ化試薬が1−アミノアントラキノンの場合、この工程では、１−ヒドロキシアントラキノンの生成が抑えられ、代わりにアントラキノンが生成する。この別の化合物は、ジアゾニオ基の還元による水素原子が芳香族構造部分の共役系に関与しないことから検査水を着色しにくく、工程２での吸光度の測定に影響しにくい。
【００３１】
次に、ジアゾ化試薬の反応後の検査水の吸光度を測定する（工程２）。ここで測定する吸光度は、ジアゾ化試薬自体が検査水に付与する着色の吸光度、すなわち、検査水に残留しているジアゾ化試薬が検査水に付与している着色の吸光度である。
【００３２】
ジアゾ化試薬による検査水の着色は、ジアゾ化試薬が検査水中の亜硝酸イオンとの反応で消費されるに従って強度が低下する。このため、ここで測定する吸光度と検査水におけるジアゾ化試薬濃度および亜硝酸イオン濃度とは相関性を有する。吸光度の測定波長は、ジアゾ化試薬が検査水に付与する着色の極大吸収波長またはその付近の波長であり、使用するジアゾ化試薬の種類により異なるため特定されるものではないが、通常は２５０〜６００ｎｍの範囲にある。なお、検査水は、変換化合物の生成が抑えられることから、ジアゾ化試薬による着色の吸光度を安定に測定することができる。
【００３３】
この工程では、吸光度と亜硝酸イオン濃度との関係を予め調べて作成しておいた検量線に基づいて、吸光度の測定値から検査水の亜硝酸イオン量を判定する。ここで作成する検量線は、亜硝酸イオン濃度と吸光度との間の直線関係が比較的高濃度の亜硝酸イオン濃度の範囲まで良好に成立することから、検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量可能範囲がＪＩＳ法等の従来法で可能な範囲よりも広い０〜５３ｍｇ／［ＮＯ２−］／Ｌ（全窒素換算で０〜１６ｍｇ［Ｎ］／Ｌ）の範囲になる。このため、この定量方法は、亜硝酸イオンの含有量が多い検査水、例えば、全窒素の定量のために窒素化合物を既述の前処理により亜硝酸イオンへ変換したような検査水について適用する場合に有用である。特に、このような前処理をした検査水は、前処理での加熱により６０〜１００℃の高温であり、変換化合物が生成しやすい環境であることから、この定量方法の適用に適している。
【００３４】
本発明の定量方法では、工程２の前に、工程１を経た検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整するのが好ましい。工程２で測定する吸光度は、検査水のｐＨが７以下のとき、ｐＨ値により数値が異なる場合があることから亜硝酸イオンの定量結果に多少の誤差を生じさせる可能性があるが、このような調整をすると、吸光度はｐＨの影響による測定誤差が小さくなり、亜硝酸イオン濃度の定量精度をより高めることができる。
【００３５】
検査水のｐＨは、通常、工程１の終了後の検査水へアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩若しくは炭酸水素塩などのアルカリ化合物またはその水溶液を添加することで調整することができるが、通常は水酸化ナトリウム水溶液を添加することで調整するのが好ましい。
【実施例】
【００３６】
試薬および分光光度計
以下の実施例等で用いた試薬および分光光度計は次のものである。
亜硝酸性窒素標準液（イオンクロマトグラフ用）：和光純薬工業株式会社 コード１４７−０６３４１
１０重量％塩酸：和光純薬工業株式会社 コード０８５−０７５３５
１ｍｏｌ／Ｌ塩酸：和光純薬工業株式会社 コード０８３−０１０９５
エタノール：和光純薬工業株式会社 コード０５２−００４６７
次亜りん酸ナトリウム一水和物：和光純薬工業株式会社 コード１９３−０２２２５
１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液：和光純薬工業株式会社 コード１９２−０２１７５
１０ｗ／ｖ％水酸化ナトリウム溶液：和光純薬工業株式会社 コード１９１−１１５５５
１−プロパノール：和光純薬工業株式会社 コード１６２−０４８１６
ジメチルスルホキシド（試薬特級）：和光純薬工業株式会社 コード０４３−０７２１６
１−アミノアントラキノン：東京化成工業株式会社 コードＡ０５９０
２−ニトロアニリン：東京化成工業株式会社 コードＮ０１１８
４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウム：東京化成工業株式会社 コードＡ０３７５
１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム：東京化成工業株式会社 コードＡ０２７９
ｐ−ニトロアニリン：東京化成工業株式会社 コードＮ０１１９
ナフチルエチレンジアミン（窒素酸化物測定用）：和光純薬工業株式会社 コード１４７−０４１４１
分光光度計：株式会社島津製作所の商品名「ＵＶ−１６００ＰＣ」
【００３７】
実施例１
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を用意した。亜硝酸イオン濃度が０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの亜硝酸イオン溶液は蒸留水をそのまま用い、また、他の亜硝酸イオン溶液は亜硝酸性窒素標準液を蒸留水で希釈することで亜硝酸イオン濃度を調整した。
【００３８】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．５ｍＬに対して１−アミノアントラキノンのエタノール溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸１．０ｍＬを添加してｐＨを０．２に設定した。この亜硝酸イオン溶液を７０℃で１５分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１に示す。
【００３９】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図２に示す。図２によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４０】
実施例２
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、２．０、４．０、６．０、８．０、１０．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの７種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４１】
（検量線の作成）
用意した７種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液（濃度０．２ｇ／Ｌ）２．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸０．５ｍＬを添加してｐＨを０．６に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１５分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図３に示す。
【００４２】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図４に示す。図４によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４３】
実施例３
ｐＨを０．６に調整した亜硝酸イオン溶液を２５℃で１５分間放置して反応させた後、反応液に１０ｗ／ｖ％水酸化ナトリウム溶液０．６ｍＬをさらに加えてｐＨを１２．４に調整してから吸光スペクトルを測定した点を除いて実施例２と同様に操作し、検量線を作成した。吸光スペクトルの測定結果を図５に示し、検量線を図６に示す。図６によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４４】
実施例４
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、２．０、４．０および６．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４５】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して２−ニトロアニリンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．３ｇ／Ｌ）０．５ｍＬを添加し、さらに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．２ｍＬを添加してｐＨを１．２に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の３１５〜５３０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図７に示す。
【００４６】
次に、測定した吸光スペクトルから２−ニトロアニリンによる発色波長である４１５ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図８に示す。図８によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜６．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００４７】
実施例５
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、０．５、１．０、１．５および２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの５種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００４８】
（検量線の作成）
用意した５種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．０ｍＬに対して４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度０．６ｇ／Ｌ）０．１５ｍＬを添加し、さらに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．２ｍＬを添加してｐＨを１．１に設定した。この亜硝酸イオン溶液を２５℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の２７０〜４４０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図９に示す。
【００４９】
次に、測定した吸光スペクトルから４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムによる発色波長である３７０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図１０に示す。図１０によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００５０】
実施例６
（亜硝酸イオン溶液の調製）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。
【００５１】
（検量線の作成）
用意した４種類の亜硝酸イオン溶液のそれぞれ２．５ｍＬに対して１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度１．０ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを添加し、さらに１０重量％塩酸水溶液に次亜りん酸ナトリウムを濃度が１０ｇ／Ｌになるよう溶解した溶液０．５ｍＬを添加してｐＨを０．５に設定した。この亜硝酸イオン溶液を６０℃で１０分間放置して反応させた後、反応液の３３０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１１に示す。
【００５２】
次に、測定した吸光スペクトルから１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる発色波長である４８０ｎｍの吸光度を抽出し、この吸光度から亜硝酸イオン濃度を判定するための検量線を作成した。結果を図１２に示す。図１２によると、作成した検量線は、少なくとも亜硝酸イオン濃度が０〜１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲で高い直線性を示している。
【００５３】
比較例１
亜硝酸イオン濃度が０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９および１．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの１１種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で用意した。そして、各亜硝酸イオン溶液に対して日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ０１０２、工場排水試験方法（２００８）４３．１．１（非特許文献１）に規定されたナフチルエチレンジアミン吸光光度法を適用し、５４０ｎｍの吸光度と亜硝酸イオン濃度との関係を調べた。結果を図１３に示す。
【００５４】
図１３によると、亜硝酸イオン濃度の定量可能範囲は０〜０．３ｍｇ［Ｎ］／Ｌの範囲に止まり、本法で高濃度の亜硝酸イオンを定量することはできないことがわかる。
【００５５】
実験例１
（実験例１ａ）
実施例１と同様にして亜硝酸イオン濃度が１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの亜硝酸イオン溶液を調製した。調製した亜硝酸イオン溶液を３本の試験管Ａ、ＢおよびＣのそれぞれに２．５ｍＬずつ入れ、各試験管の亜硝酸イオン溶液へ１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）１．０ｍＬを加えた。また、１０重量％塩酸を０．５ｍＬずつ添加し、ｐＨを０．５に設定した。そして、ブロックヒーターを用いて各試験管を下記の条件で加熱した後、３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１４に示す。なお、図１４には、試験管Ａについて、１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液を添加直後であって加熱前に同様の吸光スペクトルを測定した結果（ブランク）を併せて示している。
【００５６】
試験管Ａ：９５℃で１０分間
試験管Ｂ：９５℃で３０分間
試験管Ｃ：８５℃で１０分間
【００５７】
図１４によると、加熱後の試験管Ａ〜Ｃについての吸光スペクトルは、１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍに近い４４０〜４７０ｎｍ付近において不一致が生じている（図１４の一点鎖線枠内）。これは、４８０ｎｍ付近を中心として発光波長に幅のある発光ダイオードや同様に感度波長に幅のあるフォトトランジスタを用いて１−アミノアントラキノンによる着色の吸光度を測定しようとする場合、加熱温度や加熱時間の変動により吸光度の測定結果が変動することを意味し、亜硝酸イオンの定量結果が不正確になる可能性があることを示している。
【００５８】
（実験例１ｂ）
１−アミノアントラキノンのジメチルスルホキシド溶液を１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液（濃度０．５ｇ／Ｌ）に変更した点を除いて実験例１ａと同様に操作し、３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１５に示す。なお、図１５には、試験管Ａについて、１−アミノアントラキノンの１−プロパノール溶液を添加直後であって加熱前に同様の吸光スペクトルを測定した結果（ブランク）を併せて示している。
【００５９】
図１５によると、加熱後の試験管Ａ〜Ｃについての吸光スペクトルは、１−アミノアントラキノンによる発色波長である４８０ｎｍに近い４４０〜４７０ｎｍ付近においても略一致している（図１５の一点鎖線枠内）。これは、４８０ｎｍ付近を中心として発光波長に幅のある発光ダイオードや同様に感度波長に幅のあるフォトトランジスタを用いて１−アミノアントラキノンによる着色の吸光度を測定しようとする場合においても、加熱温度や加熱時間の変動により吸光度の測定結果が実質的に変動しないことを意味し、信頼性の高い亜硝酸イオンの定量結果が得られることを示している。
【００６０】
（実験例１ｃ）
亜硝酸イオン濃度が０．０、４．０、８．０および１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの４種類の亜硝酸イオン溶液を実施例１と同様の方法で調製した。調製した４種類の亜硝酸イオン溶液２．０ｍＬを個別の試験管に入れ、各試験管を９０℃のブロックヒーターに装着した。そして、各試験管へ１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムの水溶液（濃度１．０ｇ／Ｌ）０．８ｍＬ、１０重量％塩酸水溶液０．５ｍＬおよび蒸留水０．５ｍＬを添加し、ｐＨを０．５に設定した。ブロックヒーターによる亜硝酸イオン溶液の加熱温度を９５℃に変更して１５分間反応させた後、反応液の３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１６に示す。
【００６１】
図１６によると、亜硝酸イオン溶液の濃度が異なることで４２０〜５４０ｎｍの範囲での極大吸収波長が変動している。これは、測定された吸光スペクトルにおいて、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる着色の吸光スペクトルと、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからジアゾニウム塩を経由して生成したヒドロキシ体（１−ヒドロキシ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウム）の吸光スペクトルとが融合した状態で現れているためと考えられる。特に、亜硝酸イオン濃度が高いほど極大吸収波長が低波長側へ移動しているのは、亜硝酸イオン濃度が高いためにヒドロキシ体の生成量が相対的に多くなるためと考えられる。
【００６２】
（実験例１ｄ）
蒸留水０．５ｍＬに替えて濃度を１０ｇ／Ｌに設定した次亜りん酸ナトリウム水溶液０．５ｍＬを試験管へ加えた点を除いて実験例１ｃと同様に操作し、反応液の３６０〜６００ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１７に示す。
【００６３】
図１７によると、亜硝酸イオン濃度が異なる場合であっても、亜硝酸イオン濃度が１２．０ｍｇ［Ｎ］／Ｌの場合を除いて４２０〜５４０ｎｍの範囲での極大吸収波長は略一定している。これは、次亜りん酸ナトリウム水溶液を用いることで実験例１ｃのようなヒドロキシ体の生成が抑制され、１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムによる着色の吸光スペクトルが安定に得られたためと考えられる。
【００６４】
実験例２
（実験例２ａ）
蒸留水２．５ｍＬ対してジアゾ化試薬であるｐ−ニトロアニリンのジメチルスルホキシド溶液（濃度０．３ｇ／Ｌ）０．１５ｍＬを添加したジアゾ化試薬水溶液を４つ用意し、このうちの３つのそれぞれに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を０．０３ｍＬ、０．０６ｍＬおよび０．０９ｍＬ添加することで水素イオン濃度を０．０１１ｍｏｌ／Ｌ、０．０２２ｍｏｌ／Ｌおよび０．０３３ｍｏｌ／Ｌに調整した３種類の溶液を調製した。これらの溶液を２５℃で５分間放置した後、２９０〜４８０ｎｍの吸光スペクトルを測定した。結果を図１８に示す。図１８には、１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を添加していないジアゾ化試薬水溶液のみについて同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６５】
（実験例２ｂ）
実験例２ａで用意したものと同様のジアゾ化試薬水溶液を４つ用意し、このうちの３つのそれぞれに１ｍｏｌ／Ｌ塩酸に替えて１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を０．０３ｍＬ、０．０６ｍＬおよび０．０９ｍＬ添加することでｐＨを７以上に調整した３種類の溶液を調整した。これらの溶液について、実験例２ａと同様の条件で放置した後に吸光スペクトルを測定した。結果を図１９に示す。図１９には、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を添加していないジアゾ化試薬水溶液のみについて同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６６】
（実験例２ｃ）
実験例２ａと同様にして水素イオン濃度を調整した３種類の溶液を調製し、これらの溶液を２５℃で５分間放置した。その後、それぞれの溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液０．１５ｍＬを添加し、ｐＨをそれぞれ１２．６、１２．５および１２．３に調整した３種類の溶液を調製した。これらの溶液について、実験例２ａと同様に吸光スペクトルを測定した結果を図２０に示す。図２０には、実験例２ａで用意したものと同じジアゾ化試薬水溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液０．１５ｍＬのみを添加することでｐＨを１２．７に調整した溶液について、同様の吸光スペクトルを測定した結果を併せて示している。
【００６７】
（実験例２ａ〜２ｃの説明）
実験例２ａに関する図１８は、吸光スペクトルを測定した溶液の水素イオン濃度が異なることで、ジアゾ化試薬であるｐ−ニトロアニリンの濃度が同じであっても極大吸収波長の吸光度が異なることを示している。より具体的には、溶液の水素イオン濃度が０．０１１ｍｏｌ／Ｌ増加する毎に、極大吸収波長の吸光度は約５％低下することを示している。これに対し、実験例２ｂに関する図１９は、ジアゾ化試薬水溶液に１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を添加してｐＨを７以上に設定すれば、ｐ−ニトロアニリンの濃度が同じ溶液において極大吸収波長の吸光度に大きな変化が生じないことを示している。そして、実験例２ｃに関する図２０は、１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を添加することで水素イオン濃度を高めた溶液は、１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液の添加によりｐＨを７以上に調整してから吸収スペクトルを測定すると、極大吸収波長の吸光度に殆ど変化が生じないことを示している。
【００６８】
以上の結果より、検査水の亜硝酸イオンを定量するときは、ジアゾ化試薬の反応後の検査水のｐＨを７以上に調整してから吸光度を測定するのが好ましいものと考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法であって、
前記検査水に対し、前記亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物とを添加し、酸性下において反応させる工程１と、
工程１を経た前記検査水について、前記ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含み、
前記ジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる、
亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項２】
前記芳香族第一級アミン化合物は、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである、請求項１に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項３】
工程２の前に、工程１を経た前記検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整する、請求項１または２に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項４】
前記検査水は、全窒素の定量のために、前記検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解することで生成した硝酸イオンをさらに還元することで亜硝酸イオンに変換する前処理をしたものである、請求項１から３のいずれかに記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項５】
前記検査水の温度が６０℃以上１００℃未満である、請求項４に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項１】
検査水に含まれる亜硝酸イオンの定量方法であって、
前記検査水に対し、前記亜硝酸イオンとの反応によりジアゾニウム塩を生成可能なジアゾ化試薬と、アルコール系化合物並びに次亜りん酸およびその塩からなる化合物群から選択された少なくとも１種の化合物とを添加し、酸性下において反応させる工程１と、
工程１を経た前記検査水について、前記ジアゾ化試薬による着色の吸光度を測定する工程２とを含み、
前記ジアゾ化試薬として、オルト位若しくはパラ位にケトン基若しくはニトロ基を有する芳香族第一級アミン化合物を用いる、
亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項２】
前記芳香族第一級アミン化合物は、１−アミノアントラキノン、２−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン−２−スルホン酸ナトリウムおよび１−アミノ−４−ブロモアントラキノン−２−スルホン酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである、請求項１に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項３】
工程２の前に、工程１を経た前記検査水のｐＨが７より大きくなるよう調整する、請求項１または２に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項４】
前記検査水は、全窒素の定量のために、前記検査水に含まれる窒素化合物を酸化分解することで生成した硝酸イオンをさらに還元することで亜硝酸イオンに変換する前処理をしたものである、請求項１から３のいずれかに記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【請求項５】
前記検査水の温度が６０℃以上１００℃未満である、請求項４に記載の亜硝酸イオンの定量方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−７６０４（Ｐ２０１３−７６０４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９３５８（Ｐ２０１１−１３９３５８）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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