Estudio comparativo de métodos analíticos para la determinación de nitratos en aguas

DEPARTAMENTO DE NUTRICION y BROMATOLOGIA FACULTAD DE FARMACIA. UNIVERSIDAD DE GRANADA ESTUDIO COMPARATIVO DE METODOS ANALITICOS PARA LA DETERMINACION DE NITRATOS EN AGUAS M. R. Bernal Rioboo y M. F. Olea Serrano Palabras clave: Agua potable, nitratos. Key word: drinking water, nitrates. RESUMEN Se ha realizado una puesta a punto y estudio comparativo de los métodos analíticos propuestos por la Legislación española para la determinación de ión Nitrato en aguas potables y el método ionométrico que utiliza electrodo selec tivo de nitratos. El resultado de este estudio es favorable a la utilización del método ionométrico al ser más preciso y de mayor fiabilidad. SUMMARY A comparative study has been made between methods for deterrnjning the presence of N03in drinking water, that proposed by Spanish legislation, and the ionornetric rnethod which uses a selective nitrate electrode. The result of this study ours the use of the ionometric method as being the most precise and of greater reliability. INTRODUCCION La calidad del agua puede modificarse al variar la composición de la mis ma debido al aumento o disminución de sus parámetros, algunos de los cuales deberán ser comprobados diariamente. Esta periodicidad en los análisis está perfectamente regulada por la legislación de la mayoría de los países. En nuesArs Pharmaceulica. Tomo XXIX, Núms. 3-4, 1988 258 ARS PHARMACEUTICA tro país el Real Decreto 14-23-1982 de 13 de Junio, aprueba la "reglamentación técnico sanitaria para el abastecimiento y control de calidad de aguas potables de consumo público". En los parámetros señalados como "orientadores de ca lidad" se indica que no se aceptarán más de 25 mg/I de ión nitrato y ausencia total de nitritos y a su vez los "niveles tolerables" de estos mismos iones están situados para los nitratos en un máximo de 50 mg/I y 0,1 mg/I para los nitritos. Los métodos oficiales de análisis a seguir para la determinación de N03y N02-se han publicado con fecha de 30 de agosto de 1979 (BOE n.O 208). Aquí se recogen dos métodos para la determinación del nitrato: "9 a) Método calorimétrico y 9 b) Método ultravioleta". Estos dos métodos se han comprobado en este trabajo y se han utilizado como referencia del método ionométrico. El ión nitrato prácticamente no origina sales· poco solubles en consecuen cia, la mayoría de las técnicas analíticas utilizadas para su identificación y de . terminación se basan en su capacidad oxidativa. Con brucina en medio sulfúrico concentrado se origina un derivado de co lor rojo intenso que pasa a anaranjado y se estabiliza en amarillo. HOATHER y col. (1), han desarrollado un método rápido para la determi nación de nitratos, realizando la lectura en la región UV del espectro a 210 nm y señalan la interferencia de diversos iones a concentraciones relativamente elevadas como es el caso de Fe(I1I), Pb(I1), Mo(VI), Cr(lII), 1-, SCN-, etc. La interferencia de la materia orgánica, posiblemente presente en la mues tra, se compensa con una lectura a 275 nm. Restando las absorbancias, se ob tiene un cálculo más exacto del contenido en nitratos de la muestra. WETERS y col. (2), han revisado y puesto a punto los electrodos de ión selectivo que son cada vez más empleados al responder generalmente de forma rápida y reproducible a las modificaciones de la concentración de la especie química problema. Este método ha sido ampliamente utilizado por numerosos autores. Así LANGMUIR y col. (3) comparan el método ionométrico con el de la brucina:, encontrando menor número de interferencias en el primero, de igual modo TAUCHNITZ y col. (4) han realizado estudios comparativos entre métodos calorimétricos e ionométricos sin encontrar diferencias apreciables en los resultados. Por último citar que recientemente se ha puesto a punto por MUROS GUADIX y col. (5), en nuestro Departamento, la técnica ionométrica aplicada con posterioridad en el presente trabajo. PARTE EXPERIMENTAL.- Material y métodos. -Espectrofotómetro UV-V, Perkin-Elmer, modo 551 S. -pH M 84, Research pH meter. -Electrodo de calomelanos 945-102, modo K 710. -Electrodo selectivo de N03-, Metrohm, modo EA-301 -N03- ARS PHARMACEUTICA 259 Reactivos. Nitrato potásico, ácido clorhídrico, sulfato sódico, ácido acético, acetato sódico, cloruro sódico, brucina, ácido sulfanílico, cloruro mercúrico, ácido sul fúrico. Comprobación de los métodos espectrofotométricos. 1. o Espectrofotometría UV Se ha seguido el método aconsejado por la legislación alimentaria españo la. La -disolución de partida es de una concentración de 0,7218 gil de KN03 (0,4430 gil de N03-). La disolución de N03presenta en la región UV del espectro un máximo a 220 nm. Se observa un máximo rendimiento de la absorbancia a pH 2 alcanzado con He1 1 N. La comprobación de la Ley de Beer demuestra que se cumple para valores comprendidos entre 3,61 y 28,88 gil de N03- (Fig. 1) Y el error fotométrico A 20- , 1,51,0 0,5 7,2 14,4 I 21,6 FIG 1 28,8 36,1 260 ARS PHARMACEUTICA mínimo, calculado según la representación de Ringbom se presenta para valo res comprendidos entre 7,22 Y 28,88 gil. La absortividad molar deducida en las condiciones de trabajo, a partir de los valores de absorbancia obtenidos en la Ley de Beer, presenta un valor medio de E220=2815,84 M-1 1 cm-l. 2. ° Espectrofotometría en región visible. El anión N03-reacciona en medio H2S04 con disolución de brucina y ori gina un derivado que presenta en la región visible del espectro un máximo a 410 nm. En el presente trabajo se ha comprobado tanto la técnica descrita en el BOE n.o 208 de agosto de 1979 como la que recoge la AOAC en su XXX edición de 1980. Según la primera técnica la Ley de Beer se cumple en el rango de 1 a 6 mgll (Fig. 2). El error fotométrico mínimo se encuentra entre 2 y 6 mg/l y la absortividad molar calculada presenta un valor de E4Io=6493,5 M-I 1 cm-l. Según la técnica aconsejada por AOAC la Ley de Beer a 410 nm se cum ple para valores comprendidos entre 1,96 Y 5,90 mgll, en este rango se encuenA 0,8 0,6 0,4 0,2 1,0 2,0 / 40 , FIG 2 / I 6,0 I 8,0 ARS PHARMACEUTICA 261 tra el error fotométrico mínimo, calculado según el método de Ringbom. La absortividad molar en las condiciones de trabajo resulta ser: E4IO=7080 M-I 1 cm-l. Comprobación del método ionométrico. Se ha puesto a punto un método ionométrico con electrodo selectivo de ión N03-, para la determinación del citado ión en disolución acuosa. La res puesta potencial/concentración es lineal para valores comprendidos entre 9 x 10-2 y 9 X 10-5 Mil (5,58 a 5,58 10-3 gil) (Fig. 3). El cálculo para concentra ciones de N03menores en agua, se realiza mediante el método de la adición simpl e � E mv 200 150100 502 DISCUSION y CONCLUSIONES.- � 3 4 / / / / 5 FIG 3 Comprobación de la fidelidad de los métodos analíticos estudiados. Se ha efectuado un control de los tres métodos a fin de determinar cuál es más fiel y así proceder a la elección del mismo para aplicarlo a la determi nación de N03en aguas de bebida. 262 ARS PHARMACEUTICA A partir de disoluciones de concentración conocida y efectuando un núme ro de medidas igual a 11, a fin de realizar el test estadístico que permita dedu cir si las dispersiones en las medidas de concentración de nitrato en disolución acuosa según los métodos espectrofotométricos en relación al método ionomé trico son o no iguales. Se ha partido del hecho de que dichas concentraciones se hallan distribuidas según una ley normal, de tal forma los valores del esta dístico de contraste sa2/sb2 que a continuación figuran quedan en todos los casos fuera del intervalo de contraste (0,3, 2,98) correspondiente a un nivel de con fianza del 95%. En consecuencia la técnica analítica de menos dispersión en los resultados es el método ionométrico. Método analítico Espectrof. UV Espectro. V -Método AOAC -Método BOE Ionometría F= S 2 a S 2 b TABLA 1 Conc. N03mg/I x x hallado Varianza (S2) 8,86 10,4 0,1341 3,93 3,94 0,0309 4,0 4,13 0,0454 5,58 5,56 0,00183 F= 0,1341 = 73,23 0,00183 BIBLlOGRAFIA Coeficiente de Desviación (s) variación de Pearson 0,3475 3,34 0,1669 4,23 0,2022 4,89 0,0427 0,77 (1) HOATHER, R.e. and RACKHAM, R.F. Analyst, 84, 548 (1959). Citado en Hanbook of Anion Determination. Butterworth and Co. (1979). (2) WETERS, J.H.; UGLGM, K.L. Anal. Chem. 42 (3), 335-40 (1970). (3) LANGMUIR, D.; JACOBSON, R.L. Environ Sci. Technol. 4, (10).834- (1970). (4) TAUCHNITZ, J. KOLOWS, 1.; HEBER, R.; PIHAN, W.; PARTISCH, M.; SCHNABEL, R.; KIEPEL, G.; WERNER, G.; HENNING. H. Acta Hydrochim. Hidrobiol. (JO) (4), 311-21 (1982). (5) MUROS GUADIX, P.; OLEA SERRANO, M.F. GARCIA VILLANOVA, R. Ars Phar. 25 (4),415-20 (1984). (6) RODIER, J. Análisis de las aguas, Ed. Omega (1981).