Il existe de nombreuse méthodes d’analyse des nitrates dans  l’eau. Elles  font le plus souvent intervenir des dosages colorimétriques . Ces méthodes sont assez complexes car les solutions à doser contiennent souvent des constituants interférents. Le choix de la méthode utilisée va dépendre de la concentration de l’échantillon prélevé, de sa turbidité ainsi que des espèces interférentes. 
Les méthodes spectro-photométriques nécessiteront d’avoir des échantillons limpides. Il faudra donc pour les échantillons turbides, une filtration préalable sur une membrane ne contenant pas de nitrates et de porosité 0.45mm. De plus, les colorations seront sensibles aux espèces interférentes. 
Nous étudierons plus particulièrement la méthode au salicylate de sodium, la méthode au 2-6 xylénol, et la méthode du flux continu pour les méthodes utilisant la spectrométrie . Il existe aussi d’autres méthodes ( ionométrique et chromatographique et méthode par réduction au cadmium très utilisée pour les dosages en eaux de mer pouvant être appliquée aux eaux naturelles).  

1) Méthode au salicylate de sodium.

 Principe : 
En présence de salicylate de sodium, les nitrates donnent du paranitrosalicylate de sodium, coloré en jaune et susceptible d’un dosage par spectrophotométrie d’absorption moléculaire.

 Matériel spécial : 

                  Capsule de 60 ml environ .

                  Bain-marie. 

Réactifs :
                  Solution de salicylate de sodium à 1% à renouveler toutes les 24 heures.

                Acide sulfurique concentré (d=1.84). 

                Solution d’hydroxyde de sodium ( hydroxyde de sodium :200 g , sel disodique de l’acide éthylène diamine tétracétique :50 g , eau permutée :1L ).  Dissoudre avec précaution l’hydroxyde de sodium dans  800 ml d’eau permutée ; ajouter le sel sodique EDTA. Après dissolution et refroidissement, transvaser la  solution dans une fiole jaugée, ajuster le volume à 1 L. Conserver cette solution dans un flacon de  polyéthylène. 

                  Solution d’azoture de sodium (azoture de sodium : 50 g , eau permutée : 100 ml). 

                Solution mère étalon d’azote nitrique à 100 mg par  litre (nitrate de potassium anhydre : 722 mg , eau permutée :1000 ml. 

                Solution fille étalon d’azote nitrique à 5 mg par litre.(amener 50 ml de la solution mère à 1000mL avec de l’eau permutée). 

Établissement de la courbe d’étalonnage : 

Dans une série de capsules de 60 ml , on introduit successivement :                                                                                                                    

Nous attendons 5 minutes puis évaporons à sec au bain-marie ou dans une étuve portée à 75-80°C (en évitant de surchauffer ou chauffer trop longtemps). Nous ajoutons 1 ml de solution de salicylate de sodium,  nous mélangeons puis évaporons. Nous laissons refroidir. 

Nous reprenons le résidu par 1 ml d’acide sulfurique concentré en ayant pris soin de l’humecter complètement. Nous attendons 10 minutes ,ajoutons 15 ml d’eau permutée puis 10 ml de solution d’hydroxyde de sodium qui développe la couleur jaune. Nous effectuons les lectures au spectrophotomètre à la longueur d’onde de 415 nm. Nous soustrayons des unités d’absorbance, lues pour les étalons , la valeur relevée pour le témoin. Nous construisons alors la courbe d’étalonnage . 

 Mode opératoire : 

Nous introduisons 10 ml d’eau dans une capsule de 60 ml ( pour des teneurs en azote nitrique supérieures à 10 mg/L , nous devrons faire une dilution  ) . Nous alcalinisons faiblement avec la solution d’hydroxyde de sodium. Nous poursuivons le dosage comme pour la courbe d’étalonnage . Nous préparons de la même façon un témoin avec 10 ml d’eau permutée nous effectuons les lectures au spectrophotomètre à la longueur d’onde de 415 nm en tenant compte de la valeur lue pour le témoin. Nous nous reportons à la courbe d’étalonnage .

 Expression des résultats : 

Pour une prise d’essai de 10 ml, la courbe donne directement la teneur en azote nitrique exprimée en milligrammes par litre d’eau. Pour obtenir la teneur en nitrates, nous multiplions ce résultat par 4.43 .

 Remarques : 

               La loi de Beer est y observée pour des concentrations de 0 à 10 mg/L.

               La précision pour une concentration de 1 mg/L est de +/- 3% ;

               Le fer interfère au delà de 5 mg/L. L’éliminer par agitation avec de l’oxyde de zinc puis filtration.

               L’azoture de sodium élimine l’interférence des nitrites.

               Si l’eau à analyser est trouble, ajouter lors du prélèvement quelques pastilles de NaOH pour avoir un  pH de 8.5, puis agiter avec 0.5 g de charbon actif. Filtrer. L’adjonction de l’EDTA dans la solution de NaOH évite la précipitation du calcium et du magnésium. 

2) Méthode au 2-6-xylénol . 

  

Principe : 

 Les nitrates en présence de composés phénolés et d’acide sulfurique se  transforment  en dérivés nitrés du phénol, extractibles par le toluène et donnant en milieu alcalin une coloration jaune, susceptible d’un dosage colorimétrique .

Matériel : 

               Ampoules à décanter de 250mL.

               Bain thermostatique.

Réactifs : 

               Solution de sulfate mercurique :

               Réactif d’acide sulfurique :

                 Laisser refroidir avant de l’utiliser. Préparer ce réactif chaque jour .

               Réactif  2-6- xylènol :

              Solution d’acide sulfamique :

                Cette solution est stable pendant 3 mois.

              Solution mère étalon d’azote nitrique à 0.1 g / l :

              Solution fille étalon d’azote nitrique à  0.005 g / L     

               Amener 50 mL de la solution mère à 1000 mL avec de l’eau distillée

Établissement de la courbe d’étalonnage : 

Dans une série de fioles coniques de 125 mL numérotées , introduire  successivement :

Placer les fioles au bain thermostatique à 35°C pendant 30 mn . Puis après refroidissement  à la température de la pièce, verser le contenu des fiole  dans une série d’ampoules à décanter numérotées.
Rincer les fioles avec 80 mL d’eau distillée, joindre l’eau de rinçage contenue dans les ampoules à décanter. Après refroidissement, ajouter 10 mL de toluène, agiter 1 mn, laisser les phases se séparer, éliminer la phase aqueuse.
Ajouter 20 mL d’hydroxyde de sodium 2N. Agiter 1 mn puis laisser au repos 20 mn.
 Introduire un tampon de coton hydrophile dans la tige de chaque ampoule, recueillir la couche supérieure après avoir éliminé les premiers mL.
Effectuer les lectures au spectromètre à la longueur d’onde de 432 nm.
Construire la courbe d’étalonnage . 

Mode opératoire : 

Introduire dans une fiole conique de 125 mL, 5 mL d’eau à analyser puis poursuivre  le dosage comme pour la courbe d’étalonnage. Préparer de la même façon un témoin avec 5 mL d’eau distillée. Effectuer les lectures au spectromè tre à la longueur d’onde de 432 nm et tenir compte de la valeur lue pour le témoin. Se reporter à la courbe d’étalonnage .

Expression des résultats : 

Pour une prise d’essai de 5 mL, la courbe donne directement la teneur en azote nitrique, exprimée en milligrammes par litre d’eau.



Remarques : 

Pour éviter la transformation des nitrates, l’analyse doit être pratiquée rapidement  sur des échantillon conservés à 4°C avec 40 mg / L de HgCl2. Vérifier que la filtration éventuelle n’entraîne pas une erreur par excès.

                 

  

3) Méthode par flux continu 


 Principe : 

 Les nitrates sont réduits en nitrites par passage sur une colonne cadmium cuivre. Les nitrites sont déterminés par spectrométrie d’absorption moléculaire après diazotation du 4-benzènesulfonamide et copulation à pH 1.9 avec le dichlorure de N-diamino 1.2-éthane.

Réactifs : 

               Acide phosphorique :

               acide phosphorique                                      100 mL 


              Amino-4-benzènesulfonamide  ( 10 g )

                                           
Mélanger l’acide phosphorique à environ 800 mL d’eau permutée, ajouter l’amino- 4-benzènesulfonamide, agiter, puis introduire le diclhorure. Après dissolution complète, ajouter l’agent mouillant. Compléter le volume à 1 litre avec de l’eau permutée.


 

              Solution de chlorure d’ammonium à 85 g / l :

              Conservée en flacon en verre à l’obscurité, cette solution est stable 1 mois 

              Solution de sulfate de cuivre à 20 g / L.

              Solution d’ acide chlorhydrique  5N environ :

            Verser avec précaution l’acide chlorhydrique dans l’eau en agitant .

             Ether diéthylique.

             Cadmium en granulés d’une granulométrie comprise entre 315 et 710 nm.

             Réducteur en granulés

               Traiter le cadmium en granulés par 50 mL d’éther diéthylique puis le rincer à l’eau permutée. Le laver ensuite dans 50 mL d’acide chlorhydrique et rincer trois fois à l’eau permutée. Ajouter 100 mL de solution de sulfate de cuivre, agiter les granulés 5 à 10 mn . Après décantation, éliminer la solution de sulfate de cuivre jusqu'à formation d’un précipité brun colloïdal. Une dizaine de rinçages sont nécessaires.
Conserver les granulés dans l’eau.

            Solution mère étalon d’azote nitrique à 1g / L :

                                           
              Conserver en flacon inactinique ,cette solution est stable un mois. 
Diluer la solution mère au 1/5. Conserver en flacon de verre brun ,cette solution est stable un mois.

           Solution mère étalon de nitrite à 100 mg / L :

            Conservée en flacon de verre brun, cette solution est stable une semaine.

Préparation de la colonne :

Prendre un tube de diamètre interne de 0.081 (violet) et le remplir d’eau permutée. A l’aide d’une pipette pasteur, introduire les granulés de cadmium et mettre aux extrémités un tampon de laine de verre. Avant de mettre en place la colonne ainsi préparée, s’assurer que les tubes sont remplis de réactifs et qu’ils ne contiennent pas de bulle d’air. Quand la colonne n’est pas en fonction, maintenir les granulés à l’abri de l’air en remplissant  la colonne de solution de chlorure d’ammonium. Avant la mise en service, débrancher la colonne du circuit analytique et la rincer à l’eau. La conversion des granulés dans le chlorure d’ammonium permet une remise en fonction plus rapide.

Établissement de la courbe d’étalonnage :

 Préparer à partir de la solution fille étalon, une série de dilutions comprises entre 0 et 20 mg / L d’azote nitrique. Traiter ces solutions selon le procédé décrit dans le mode opératoire. Construire la courbe d’étalonnage.

Mode opératoire :

Se reporter au schéma d’utilisation.
La cadence des déterminations est de 20 échantillons par heure, à raison d’un rinçage de 108 secondes pour des prises d’échantillon de 72 secondes. Faire fonctionner l’appareillage avec les réactifs et de l’eau permutée, jusqu'à établissement d’une ligne de base stable. Effectuer les lectures à 520 nm.

Expression des résultats :

Dans les mêmes conditions d’utilisation, la courbe donne directement la teneur en azote nitrique exprimée en milligramme par litre. Pour le dosage des nitrates, calculer la concentration en azote nitrique, en azote nitrique en déduisant de la concentration totale en azote celle de l’azote nitreux qui est déterminée sans effectuer l’étape de réduction. 

Remarques :

Dans le but d’éviter une contamination entre les échantillons, le temps de rinçage de la sonde entre deux échantillons, doit être égal au double du temps de prélèvement d’un échantillon.