原子吸收法測定環(huán)境中鉻的研究進(jìn)展

張 慶

(陜西安科安全生產(chǎn)技術(shù)研究所有限公司，陜西 西安 710065)

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原子吸收法測定環(huán)境中鉻的研究進(jìn)展

張 慶

(陜西安科安全生產(chǎn)技術(shù)研究所有限公司，陜西 西安 710065)

對(duì)原子吸收法測定環(huán)境中的鉻進(jìn)行了綜述，介紹了環(huán)境上鉻的測定方法包括現(xiàn)場應(yīng)急檢測法和實(shí)驗(yàn)室檢測法，著重介紹了原子吸收法測定鉻。鉻樣品采集根據(jù)樣品狀態(tài)有不同的采集方法，其中空氣中的鉻采集主要用濾料法。采集得到的樣品需經(jīng)過消解法進(jìn)行前處理，當(dāng)樣品含有待測物鉻的濃度較低或有其他干擾離子是通常要使用到樣品的分離與富集技術(shù)。對(duì)于檢測結(jié)果的不確定度分析和檢測結(jié)果的質(zhì)量控制也會(huì)在很大程度上影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

原子吸收法；鉻；消解；分離富集；不確定度

環(huán)境中的鉻主要以無機(jī)鉻和有機(jī)鉻兩種主要形態(tài)存在，其中無機(jī)鉻的含量比有機(jī)鉻大得多，至于金屬鉻，其對(duì)人體幾乎不產(chǎn)生有害作用，也未見引起工業(yè)中毒的報(bào)道。含量最高的無機(jī)鉻化合物在環(huán)境中穩(wěn)定存在的價(jià)態(tài)是Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，鉻的毒性與其存在的價(jià)態(tài)有極大的關(guān)系，六價(jià)鉻的毒性比三價(jià)鉻高約100倍，且六價(jià)鉻化合物通過呼吸道進(jìn)入的則易積存在肺部，在高濃度時(shí)具有明顯的局部刺激作用和腐蝕作用，低濃度時(shí)為常見的致癌物質(zhì)[1]。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展也使得環(huán)境中的鉻含量不斷增加，因此準(zhǔn)確測定環(huán)境中的鉻含量對(duì)人民生產(chǎn)生活都有重要的意義。

1 檢測鉻的方法

環(huán)境上和職業(yè)衛(wèi)生上對(duì)鉻的檢測方法主要有：①現(xiàn)場應(yīng)急檢測方法，包括速測管法、目視比色法、便攜式分光光度法、便攜式比色計(jì)(六價(jià)鉻)；②實(shí)驗(yàn)室檢測方法，高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼光度法測定水質(zhì)總鉻、火焰原子吸收法測定總鉻、硫酸亞鐵銨容量法、二苯碳酰二肼分光光度法和二苯碳酰二肼比色法等[2-4]。現(xiàn)場應(yīng)急檢測方法，例如速測管法具有體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、操作簡單快速和費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但是檢測的準(zhǔn)確度和精密度較差，一般保存期限較短，這種方法主要是針對(duì)發(fā)生急性中毒時(shí)進(jìn)行的環(huán)境有害物濃度檢測；其他的目視比色法、便攜式分光光度法、便攜式比色計(jì)(六價(jià)鉻)等方法也具有便攜、操作簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是同樣具有其固有的缺點(diǎn)，例如共存物的干擾對(duì)結(jié)果影響大，檢測環(huán)境的影響大等。實(shí)驗(yàn)室檢測方法主要是使用原子吸收法，該方法測定鉻以其檢出限低、選擇性好、精密度高、抗干擾能力強(qiáng)、分析速度快、用樣量小等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要針對(duì)原子吸收法測定鉻的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

2 樣品的采集和前處理

各種有害元素在環(huán)境中存在的多樣性，以及現(xiàn)代檢測的多樣性需求對(duì)樣品的采集和前處理也提出了挑戰(zhàn)。環(huán)境中鉻的存在方式是多種多樣的，針對(duì)不同的目標(biāo)如水中鉻、土壤中的鉻、食物中的鉻等可以按照采樣要求采集具體的目標(biāo)物，但是對(duì)于空氣中的鉻采集主要使用濾料采樣法。濾料采樣法主要使用微孔濾膜來采集空氣中的鉻，該方法具有采樣效率高、采樣流量范圍寬、操作簡便、使用的設(shè)備材料便宜、易于保存、攜帶方便、保存時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。

常用的預(yù)處理方法有洗脫法、消解法、溶劑解吸法和熱解吸法，對(duì)于鉻樣品的測定主要使用消解法。消解法又主要分為酸消解，微波消解等方法。酸消解法是指利用氧化性酸將樣品進(jìn)行消解的方法。常用的消解液有氧化性酸如硝酸、高氯酸及過氧化氫等，為了提高消解的效率和加快消解速度，經(jīng)常使用混合消解液，如1:9的高氯酸和硝酸的混合液。酸消解適用于大部分的樣品前處理，但是用酸消解后易對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，車全偉[5]的研究表明體系中的鹽酸的酸度對(duì)鉻測定無影響，硝酸酸度為1%～10%時(shí)會(huì)使鉻的吸收降低3%，高氯酸濃度為1%～10%時(shí)使鉻的吸收增加15%。微波消解處理樣品具有加熱速度快，樣品無損失，使用酸少的優(yōu)點(diǎn)，但需注意的是微波消解法不可以使用高氯酸，否則會(huì)引起爆炸。鞠榮[6]等用微波消解處理涂料測定其中的鉻、鎘和鉛，發(fā)現(xiàn)微波消解法對(duì)樣品中的重金屬組分能消解完全，溶出率高。

3 鉻的分離與富集

由于環(huán)境中有害物質(zhì)采集時(shí)往往樣品中含有的不僅僅是待測物質(zhì)，同時(shí)還有其他的干擾物質(zhì)，且待測的組分在樣品中的分布不一定是均勻的，且鉻在大部分樣品中含量都較低，因此研究分離和富集鉻顯得尤為重要。現(xiàn)階段見常用的分離與富集的技術(shù)都可以有選擇地應(yīng)用于原子吸收法試樣的預(yù)處理中，目前使用較為普遍的是溶劑萃取法。目前報(bào)道的螯合萃取劑主要有氯化三辛基甲胺(TOMAC)[7]、磷酸三丁酯(TBP)[8]、二苯碳酰二肼和正戊醇[9]、吡咯烷二硫代甲酸銨(APDC)和4-甲基-2戊酮(MIBK)[10]等，使用螯合萃取劑可以有效的提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。對(duì)于其他的干擾離子，一般采用添加干擾抑制劑的方法，如張曉等[11]測定鐵礦石中Zn、Co、Ni、Pb、Cr的含量時(shí)，為達(dá)到較理想的測定結(jié)果在混合元素的母液中加入硫酸鈉和硫酸消除其他元素的干擾。車全偉[5]等在基體中加入2% Na2SO4后，可以完全克服硝酸、高氯酸對(duì)測定鉻的影響。另外NH4Cl或KHSO4用作曾敏劑可以使不同鉻化合物的測定靈敏度趨于一致，并有所提高，同時(shí)又是干擾抑制劑，可以消除共存元素Fe、Co、Ni、Pb、Mg的干擾，它還是助溶劑，避免了Cr在火焰中生成難熔的高溫氧化物[12]。

4 檢測結(jié)果不確定度

分析方法中測定結(jié)果的準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的，康曉文等[13]對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能涉及的各方面進(jìn)行分析計(jì)算得出，焰原子吸收法測定水中鉻的不確定度的來源主要有標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過程引入、重復(fù)性測定樣品時(shí)引入以及取樣的體積和消解過程引入等。張娟等[14]的研究則更進(jìn)一步表明所涉及的實(shí)驗(yàn)步驟中不確定度的來源主要是擬合校準(zhǔn)曲線引入和重復(fù)測量的的不確定度，因此在標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定規(guī)范操作，減少由此引入的不確定度。

5 檢測過程的質(zhì)量控制

關(guān)于測定樣品的質(zhì)量控制，應(yīng)從以下幾點(diǎn)考慮。首先是采樣時(shí)的質(zhì)量控制，包括采樣點(diǎn)的選擇要符合行業(yè)規(guī)定；采樣效率的控制，如根據(jù)待測物的理化性質(zhì)選取采樣的介質(zhì)，根據(jù)待測物的存在狀態(tài)選擇合適的采樣方法，采樣時(shí)的流量選擇，采樣時(shí)現(xiàn)場環(huán)境的條件控制等；采樣過程中誤差的控制如采樣的儀器設(shè)備是否在檢定周期內(nèi)，采樣時(shí)的操作是否有誤差等；現(xiàn)場樣品空白對(duì)照。其次是樣品實(shí)驗(yàn)室檢測過程中的質(zhì)量控制，包括人員，應(yīng)具備專業(yè)的工作經(jīng)驗(yàn)及質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)；設(shè)備，應(yīng)經(jīng)過計(jì)量部門檢定，精度和量程在合適的范圍內(nèi)；試劑，定期對(duì)所用試劑進(jìn)行檢測；方法，在選擇標(biāo)準(zhǔn)方法時(shí)，優(yōu)先采用國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制，可以通過測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和質(zhì)控樣或者測定加標(biāo)回收樣品的方法控制。通過以上環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，可以得到較為準(zhǔn)確的測定結(jié)果。

6 結(jié) 語

目前環(huán)境上的鉻可以根據(jù)其不同樣品狀態(tài)選擇適合的采樣介質(zhì)和采樣方法，在嚴(yán)格規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作流程減小不確定度和完善檢測過程質(zhì)量控制的前提下，使用適合樣品的處理方法并根據(jù)樣品的實(shí)際情況選用螯合萃取劑、基體改進(jìn)劑、干擾抑制劑等，可以準(zhǔn)確、快速定量測定環(huán)境中的鉻。原子吸收法測定鉻以其檢出限低、選擇性好、精密度高、抗干擾能力強(qiáng)、分析速度快、用樣量小等特點(diǎn)在將來會(huì)有更加寬廣的前景。

[1] 薛斌,李月華,白曉琳,等.可見分光光度法對(duì)水樣中痕量Cr (Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的同時(shí)測定[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(1):117-120.

[2] 國家環(huán)境保護(hù)總局.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法.4版[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2003:228-229.

[3] 中國環(huán)境監(jiān)測總站等譯.固體廢棄物試驗(yàn)分析評(píng)價(jià)手冊(cè)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1992:59-63,101-104.

[4] 中華人民共和國衛(wèi)生部.GBZ/T 160.7-2004 工作場所空氣有毒物質(zhì)測定鉻及其化合物[S].

[5] 車全偉.原子吸收法測定鋼中的Cr、Mo的改進(jìn)[J].國防技術(shù)基礎(chǔ),2013(2):23-24.

[6] 鞠榮,黃玲,陳敏敏.微波消解火焰原子吸收光譜法測定溶劑型木器涂料中的Pb、Cb和Cr [J].廣東化工,2010,5(7):230-231.

[7] 舒剛,劉曉東.原子吸收法測定水中微量的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)[J].化學(xué)工程師,2007(8):19-20.

[8] 侯永根,陸建平.磷酸三丁酯萃取原子吸收法測定微量Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的研究[J].分析化學(xué),1989,17(6):561-563.

[9] 賀容利,楊秋菊,黃可,等.萃取-火焰原子吸收法測定河水中的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2005,17(3):429-430.

[10]張宏緒,徐冬梅,王德才,等.分別萃取Cr3+、Cr6+的原子吸收法測定[J].世界元素醫(yī)學(xué),2008,15(2):46-47.

[11]張曉,孫紹武.火焰原子吸收光譜法測定鐵礦石中Zn、Co、Ni、Pb、Cr含量的研究[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008(9):13-14.

[12]潘海燕,冀蘭濤,顧亞中.微波消解-火焰原子吸收光度法測定底質(zhì)中的Cr[J].甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測,2002,15(1):14-15.

[13]康曉文,李振興.火焰原子吸收法測定水中鉻的不確定度評(píng)定[J].化工管理,2013(12):70-71.

[14]張娟,金靜,高莉,等.火焰原子吸收法測定土壤中總鉻的測量不確定度評(píng)定[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2015(18):212.

Research Progress on Atomic Absorption Method for Determination of Chromium in Environment

ZHANGQing

(Shaanxi Anke Safety Production Technology Research Institute Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710065, China)

To summarize the atomic absorption method for the determination of chromium in environment, the determination of chromium on the environment was described, including on-site emergency detection and laboratory detection, it highlighted the determination of chromium by atomic absorption spectrometry.Chrome samples according to the state of the samples had different methods of collection, including chromium acquisition mainly used in the air filter material.Collection of sample pretreatment should be carried out after digestion, when the concentration of the sample containing chromium remained to be tested was low or there were other interference that ions were usually used for the sample separation and enrichment techniques.For the test results of uncertainty analysis and further quality control test results, the accuracy of the results will be drastically affected.

atomic absorption spectrometry; chromium; digestion; separation and enrichment; uncertainty degree

張慶(1985-)，女，工程師，主要從事職業(yè)衛(wèi)生檢測。

O657.3

A

1001-9677(2016)019-0032-02