4．比色定量法による河川中のリン酸イオン濃度測定

４．比色定量法による河川中のリン酸イオン濃度測定
自然研究講座
久保埜
公二
はじめに
リンはカリウム，窒素と合わせて植物の三大栄養素であり，生物にとって欠かすことので
きない元素である。また，リンは地中に広く存在する元素であることから，天然水中にも含
まれているが，洗剤・肥料・屎尿等に多量に含まれているため，生活排水・工場排水・農業
排水などから混入し，その含有量が増加する場合が多い。よって，リンを多量に含む家庭排
水や肥料などが河川や湖に流入し続けると，その水域で富栄養化が起こり，プランクトンが
大量発生し，赤潮などの環境問題を引き起こすことがある。その一方で，水質の良い水域，
特に湖ではリンは乏しい栄養素で，植物プランクトンをはじめとして生物の生育を左右する
因子になることがある。このことから，天然水中のリン濃度，とりわけ栄養素として利用さ
れるリン酸イオン濃度を測ることは環境保全を行う上で重要である。ここでは大学周辺の河
川水（大和川・石川・原川）中のリン酸イオンの濃度を分光光度法（モリブデンブルー法）
により測定する。
器具
分光光度計，吸収セル，100 mL メスシリンダー，２mL 駒込ピペット，10 mL メスピペッ
ト，50 mL 比色管，比色管立て，安全ピペッター，グラフ用紙
試薬
・モリブデン酸アンモニウム溶液
モリブデン酸アンモニウム四水和物 1.2ｇと酒石酸アンチモン(III)カリウム三水和物
[劇物]0.048ｇを水 60 mL に溶かす。これに（1+1）硫酸を 32 mL 加え，全容を 100 mL
にする。
・L-アスコルビン酸溶液（10℃保存）
L-アスコルビン酸 3.6ｇを 50 mL の水に溶解する。
・リン酸標準溶液（0.01 PO43- mg/ mL ≡ 10 ppm）
リン酸二水素カリウム（105℃で１時間乾燥）0.1432ｇをメスフラスコ
を用いて水 100 mL に溶解し，さらにこれを 100 倍に希釈する。
・河川水（大和川・石川・原川）
・・浮遊物をろ過によって取り除いたもの・・
実験
⑴ 標準溶液の調整と検量線の作成
１．50 mL 比色管５本のそれぞれに 10 mL メスピペットと安全ピペッ
ター（右図）を用い，リン酸標準溶液を 0, 2.0, 4.0, 6.0, 8.0,
10.0 mL 精確に採り，純水を加えて 50 mL とする。
（10.0 mL 加えた溶液で最終的な濃度は２ppm）
２．これに駒込ピペットでモリブデン酸アンモニウム溶液を２mL 加
えてよく混合し，更に L-アスコルビン酸溶液を 0.5 mL 加えて溶液
をよく混合する。
３．これらの溶液を，直射日光を避け 10 分間静置し，検量線用の標準溶液とする。
検量線用の標準溶液（モリブデンブルー溶液）
４．これらの標準溶液の一部を吸収セルにとり，分光光度計を用いて波長 880 nm
における吸光度を測定する。
（１nm = 10-9 m）
５．縦軸に吸光度を横軸に濃度をとりグラフを作成して検量線を得る。
検量線とは吸光度（この値は溶液の濃度が濃い
程，大きな数値となります）と濃度の関係を表
す直線方程式です。これは数種類の既知濃度溶
液（標準溶液）の吸光度測定を行い，縦軸に吸
光度を横軸に濃度をとりグラフを作成して得
られます。このグラフを使って未知試料の濃度
を正確に求めることが出来ます。
吸光光度計の使い方
１）Power スイッチを ON にし，30 分間以上ウォーミングアップしておく。
２）使用するランプを選択する。
（今回はタングステン・ランプ）
３）波長の目盛りを 880 nm に合わせる。
４）Range スイッチを ABS 0〜1 に合わせる。
５）純水（ブランク試料）の入ったセルを２つ用意し，一方は対照セルホルダーに，もう一
方は試料セルホルダー入れて試料室のふたを閉じる。
６）光量調節つまみでメーターを ABS＝０に合わせる。
７）試料の入ったセルを試料セルホルダーに入れて試料室のふたを閉じる。
８）メーターの表示値を読みとる。
（吸光度の測定）
＜注意＞
セルに指紋等の汚れがあると正しい吸光度が測れません。
⑵ 試料溶液の調整と吸光度測定
１．メスシリンダーを用いて比色管に河川水（大和川・石川・原川～ろ過済み～）を 50 mL
をとる。
２．これに駒込ピペットでモリブデン酸アンモニウム溶液を２mL 加えてよく混合し，更に
L-アスコルビン酸溶液を 0.5 mL 加えてよく混合する。
３．これらの溶液を直射日光を避け 10 分間静置し，試料溶液とする。
４．これらの試料溶液の一部を吸収セルにとり，分光光度計を用いて波長 880 nm における吸
光度を測定する。
５．検量線を用いて，４で測定した吸光度からリン酸の濃度（ppm）を求める。
リン酸イオン濃度の算出
①濃度計算
検量線の方程式（y = ax + b
x 濃度; y 吸光度）をグラフ（或いはパソコンソフト）
から求め，この式に吸光度の値を代入し，河川中のリン酸濃度（ppm）を求める。
リン酸
２mL
0 mL
４mL
６mL
８mL
10 mL
濃度/ppm
吸光度
検量線の方程式：
ｙ＝
ｘ＋
・・・１式・・・
ここで，ｘはリン酸イオンの濃度[ppm]，ｙは吸光度を表す。
１式のｙに河川水からの試料溶液の吸光度を代入して，２つの溶液のリン酸イオン
濃度ｘi を求めよう！・・事業所排水（日間平均）基準値は８ppm 以下・・
大和川の吸光度：
大和川の濃度：
，
石川の吸光度：
ppm，石川の濃度：
，原川の吸光度：
ppm，原川の濃度：
ppm
（きれいな川では 0.1ppm 以下です。）
②ppm とは？
parts per million の頭文字を取ったもので，100 万分率（106 分の１）に相当する。試料１kg（約
１L）中に１mg 含まれる場合には１ppm になります。
１ppm ≡
100 万分の１ ≡ １mg/kg ≒
１mg/L 
演習
測定したリン酸イオン濃度（ppm）をモル濃度（mol/L）に変換してみよう！
ただし，リン酸イオンの分子量を 94.97 とし，河川水１kg の体積は１L とする。
参考文献
日本分析化学会北海道支部編，
「水の分析」第４版，化学同人（1994）
，p269
日本分析化学会近畿支部編，
「はかってなんぼ・学校編」
，丸善（2002）
，p148

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