ICP-MS法測定金屬礦山開發(fā)活動(dòng)固體廢物中重金屬含量

樊 麗，馬廣賢

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

礦山開采產(chǎn)生的廢石和選礦產(chǎn)生的尾礦占金屬礦山固體廢物的絕大部分。污染大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境，并影響生活環(huán)境衛(wèi)生等，特別是重要污染問題非常突出。所以必須要做好重金屬的檢測工作[1]。文章主要利研究了ICPMS法對金屬礦山開發(fā)活動(dòng)固體廢物中重金屬的測定，希望為相關(guān)工作提供有益參考。

1 重金屬含量的測定方法

重金屬檢測的方法：對于重金屬而言，主要是指其比重在5以上的金屬，主要包括45種，如金、銀、銅、鉛、鎳、鈷、鉬、鎘等，這些重金屬很難通過生物方式進(jìn)行有效降解，而且會在人們的食物鏈大量富集，不斷蓄積于人體內(nèi)，產(chǎn)生較大的毒性，危害人體健康，引發(fā)很多疾病[2]。因此，做好重金屬的檢測工作越發(fā)凸顯出其重要性。現(xiàn)在在檢測重金屬的過程中應(yīng)用的方法很多，如AFS、AAS、ICP-MS、ICPOES、XRF、UV-Vis、HPLC等方法應(yīng)用比較普遍，同時(shí)還有免疫分析手段以及電化學(xué)檢測法與生物傳感器法和酶分析與化學(xué)滴定等諸多方法，在檢測重金屬污染重都發(fā)揮著巨大的作用。

固廢重金屬含量實(shí)驗(yàn)室測定的方法：由于重金屬的危害性極大，因此也受到了人們的廣泛重視。目前在實(shí)驗(yàn)室測定固體廢棄物重金屬污染過程中，ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜法應(yīng)用較為廣泛，同時(shí)ICP-OES離子發(fā)射光譜法也發(fā)揮著巨大的作用，并且還有化學(xué)滴定方法測定以及分光光度法和GF-AAS石墨爐原子吸收光譜法、AFS原子熒光法等都能夠有效地開展固廢重金屬含量實(shí)驗(yàn)室測定。

固廢重金屬含量檢測方法的選擇：為了更好的對固體廢棄物重金屬含量進(jìn)行檢測，應(yīng)當(dāng)充分考慮固廢物的類型與含量、待測元素等，同時(shí)依照儀器工作條件等來科學(xué)有效的選擇測定方法。如進(jìn)行固廢總鉻測定過程中，通過硫酸亞鐵銨滴定法，需要超過1mg/L濃度的固廢浸出液才能夠開展低濃度測定；而利用FAAS法測定過程中，在0.1mg/L濃度也可進(jìn)行有效測定；在0.004mg/L的濃度范圍，可通過二苯碳酰二肼分光光度法測定，2.8μg/L濃度范圍，可通過GF-AAS法進(jìn)行測定。然而檢測高濃度浸出液過程中，通過儀器進(jìn)行測定，應(yīng)當(dāng)對水樣進(jìn)行稀釋，如此便能對誤差進(jìn)行有效控制。因此，在開展測定過程中，應(yīng)當(dāng)依照浸出液濃度情況對相應(yīng)的檢測方法進(jìn)行選擇。并且，單一元素測定可選擇GF-AAS法以及FAAS法，AFS法能夠?qū)?種元素進(jìn)行同時(shí)測定，多元素同時(shí)測定可選擇分光光度法，然而必須要對元素干擾問題進(jìn)行有效控制。ICP-MS法以及ICPOES法在多元素測定過程中，不僅精確度高，而且干擾小。

2 重金屬含量測定中需注意的問題

制樣與前處理問題:在進(jìn)行固體廢棄物樣品采集與制備樣品的過程中，必須要根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別技術(shù)規(guī)范》（HJ/T298-2007）、《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》（HJ/T20-1998）等規(guī)范要求，進(jìn)行合理風(fēng)干，并進(jìn)行破碎，合理篩分，混合、縮分等。浸出液以及污染物總量試樣是固廢的主要試樣。現(xiàn)在主要的使用的浸出方法為水平震蕩以及翻轉(zhuǎn)法和兩種酸浸法。兩種酸浸出法主要評價(jià)固廢中是否存在有機(jī)和無機(jī)物浸出毒性。翻轉(zhuǎn)法主要評價(jià)除外硫化物及氰化物之外的其他無機(jī)物污染。硫化物與氰化物之外的地表水與地下水浸瀝固廢中無機(jī)污染物的評價(jià)，主要通過水平振蕩法進(jìn)行處理。消解是重要的樣品前處理措施，通常分為電熱板以及微波消解等方式。微波消解不僅速度快，而且不用過多的試劑，揮發(fā)損失較少，因此，應(yīng)用比較普遍。

堿體系以及酸體系是重要的消解試劑，處理六價(jià)鉻時(shí)，多用堿體系進(jìn)行消解。浸出液消解和水質(zhì)測定非常類似，消解過程中主要是利用硝酸，同時(shí)利用混合酸消解之后測定污染物總量。消解完成之后，通過離心以及過濾程序，對試液容積進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，便可開展測定。

干擾問題:干擾問題普遍存在于各類元素的分析過程當(dāng)中，特別是測定金屬元素，具有非常多的干擾因素。只有科學(xué)合理的開展測定，才能有效的控制干擾。

3 ICP-MS法測定固廢重金屬含量

以下結(jié)合固廢污泥重金屬含量測定為例，探討重金屬的檢測方法。

實(shí)驗(yàn)方法:將污泥樣品進(jìn)行風(fēng)干與破碎之后，通過100目尼龍篩后，通過微波手段進(jìn)行消解，儀器型號為MARX型，工作條件：經(jīng)10min后將溫度升高到175℃，同時(shí)消解20min，主要應(yīng)用硝酸4mL-鹽酸1mL-氫氟酸1mL-雙氧水1mL體系進(jìn)行消解。完成消解之后，于150℃趕酸近干，靜置冷卻通過純水進(jìn)行50 mL定容，依照HJ 766-2015方法開展試驗(yàn)，并同時(shí)開展空白試驗(yàn)。ICP-MS型號為icap-Qc（美國熱電公司），1500W的射頻功率，標(biāo)準(zhǔn)氬氣模式，測定過程中的質(zhì)譜干擾通過干擾校正方程進(jìn)行消除。

結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1:通過表1測定結(jié)果顯示，達(dá)到了82.9%～112%的回收率，滿足了75%～125%的加標(biāo)回收率要求。達(dá)到了5.7%～11.5%精密度要求，能夠有效開展測定。通過測定結(jié)果顯示，在固廢重金屬含量測定過程中利用ICP-MS法進(jìn)行測定不僅效率高，而且極大的滿足了精密度的要求，能夠同時(shí)對多種元素開展測定。

表1 固體廢棄物分析結(jié)果元素

4 結(jié)語

我國地域遼闊，金屬礦山繁多，金屬礦山固體廢物問題一直困擾著礦山工作人員。造成固廢污染問題是由于多重因素所造成，特別是重金屬污染，極大的增加了固廢的防治難度，因此，必須要充分重視重金屬的檢測，同時(shí)還要依照實(shí)際情況對檢測方法進(jìn)行科學(xué)選擇，文中主要對ICP-MS法測定金屬礦山開發(fā)活動(dòng)固體廢物中重金屬含量進(jìn)行探討，希望為相關(guān)工作提供參考。