堿消解-火焰原子吸收分光光度法測定土壤和沉積物中六價鉻的干擾因素研究

張洋陽，楊存滿，楊 柳

(南大鹽城環(huán)境檢測科技有限公司，江蘇 鹽城 224002)

在現(xiàn)行的監(jiān)測分析方法中，美國環(huán)保署《堿性消解浸取六價鉻方法(固相)》(USEPA 3060A)[6]用來萃取土壤、沉積物、淤泥和類似的廢棄物中六價鉻，此方法的優(yōu)勢是在堿性條件下進行萃取，六價鉻的損失和三價鉻氧化會降至最少，但其以二苯碳酰二肼分光光度法為分析方法，因為堿消解液基本為黃色，對其分析產(chǎn)生較大干擾，導(dǎo)致測定的準確性[7-8]。

目前，國內(nèi)土壤和沉積物中六價鉻的測定參照《固體廢物 六價鉻的測定 堿消解/火焰原子吸收分光光度法》(HJ 687-2014)[9]進行測定?；鹧嬖游辗y定鉻時靈敏度低、共存元素Fe、Co、Ni、V、Al、Pb、Mg等干擾嚴重[10]。本文采用堿消解法處理土壤和沉積物中六價鉻，主要研究了金屬離子、pH對火焰原子吸收法測定六價鉻的影響，并進行了干擾消除實驗研究，以期更準確地測定六價鉻。

1 實驗方法

1.1 試劑材料

HNO3(優(yōu)級純)；HCl(優(yōu)級純)；NH4Cl(優(yōu)級純)；EDTA-Na(分析純)；Na2CO3(優(yōu)級純)；NaOH(優(yōu)級純)；MgCl2(分析純)；水系濾膜(0.45 μm)；磷酸鹽緩沖溶液：K2HPO4溶液0.5 mol /L，KH2PO4溶液0.5 mol /L，pH = 7；堿消解溶液: 分別稱取20.0g NaOH與30.0g Na2CO3溶于超純水中，定容至 1 000 mL容量瓶中(儲存在密封聚乙烯瓶中。使用前必須測量其pH，若pH小于11.5須重新配制)。六價鉻標淮貯備液: Cr6+1 000 mg /L(中國環(huán)境標樣所)，用超純水逐級稀釋成 10.0 mg /L的標準使用液備用。

1.2 儀器設(shè)備

Agilent 55AA 火焰原子吸收分光光度計(美國安捷倫科技有限公司)；鉻空心陰極燈；恒溫磁力攪拌器；真空抽濾裝置。

1.3 實驗步驟

1.3.1 繪制校準曲線

準確移取六價鉻標準使用液，配置一系列標準樣品，濃度依次為：0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，2.00，單位mg/L。使用火焰原子吸收法測定吸光度，繪制校準曲線。

1.3.2 樣品前處理

稱取實際土壤樣品(2g)左右，逐步加入50.0 mL消解液、50.0 mL磷酸緩沖液及0.4g無水MgCl2后，放上磁力攪拌器進行加熱消解1h(待磁力攪拌器度升至90℃開始計時)，隨后冷卻至室溫后用真空抽濾裝置抽濾，抽濾液用HNO3調(diào)節(jié)pH至9.0左右后用超純水定容至100mL待測。

1.3.3 儀器測定

火焰原子吸收分光光度計按照儀器參數(shù)(下表)設(shè)置測定條件，測定標準溶液，繪制標準曲線，曲線線性方程為：y=0.068 60x-0.000 49 (r=0.999 9)。實際樣品前處理后的待測消解液按照此條件進行測定。

表 儀器參數(shù)Tab. Parameters of the instrument

2 結(jié)果和討論

2.1 Na、K對六價鉻測定的影響

堿消解法處理土壤和沉積物中六價鉻，消解液Na2CO3/NaOH主要是提供堿性提取環(huán)境，緩沖溶液K2HPO4/ KH2PO4的作用是維持堿性提取環(huán)境。為了考察消解液和緩沖液中Na、K對火焰原子吸收法測定六價鉻的影響，分別以不同體積(10mL，25mL，50mL)的消解液、緩沖液、消解液+緩沖液，配置1.0 mg/L的六價鉻溶液進行測定。

從圖1可知，用堿消解法處理土壤和沉積物中六價鉻，隨著消解液和緩沖溶液的用量越大，對火焰原子吸收法測定六價鉻的影響越顯著。當消解液和緩沖液用量為10mL時，Na、K對六價鉻測定影響不大，可以忽略干擾，但當消解液和緩沖液用量大于10mL時，Na、K存在使得六價鉻的測定值偏低。

圖1 不同體積消解液、緩沖液、消解液+緩沖液配置的1.0mg/L六價鉻標準溶液測定影響Fig.1 Influence of 1.0mg/L hexavalent chromium standard solution with different volume of digestion solution, buffer solution, digestion solution + buffer solution

2.2 pH對六價鉻測定的影響

為了驗證抽濾液的pH對六價鉻測定產(chǎn)生影響，設(shè)計實驗如下：以1.0 mg/L六價鉻溶液代替土壤樣品進行堿消解，保持其它條件不變，抽濾液用硝酸調(diào)節(jié)不同pH(7.0、8.0、9.0、10.0、11.0)后定容分別使用紫外分光光度法和火焰原子吸收分光光度法測定，結(jié)果見圖2 。

結(jié)果表明，不同pH對紫外分光光度法測定六價鉻的影響較大，只有控制pH在10.0左右時，其測定值與理論值誤差在5%以內(nèi)；然而，pH在7.0～11.0范圍內(nèi)對火焰原子吸收分光光度法測定六價鉻影響不明顯，其誤差可以控制在5%以內(nèi)。

圖2 不同pH對六價鉻測定的影響Fig.2 Influence of different pH on determination of hexavalent chromium

2.3 干擾的消除

以對六價鉻測定有影響的Na、K作為干擾元素，進行六價鉻測定干擾消除研究。具體方法為：分別用HCl和HNO3調(diào)節(jié)pH，而后加入不同比例NH4Cl(1%，2%，4%)作為干擾抑制劑，配制六價鉻質(zhì)量濃度為1.0 mg/L，結(jié)果見圖3。

圖3 消除干擾效果比較Fig.3 Comparison of interference elimination effect

由圖3可知，(1)與HCl對比來看，使用HNO3調(diào)節(jié)pH對六價鉻測定的影響較?。?2)NH4Cl可以作為干擾抑制劑來消除Na、K對六價鉻測定的影響；(3)以HNO3來調(diào)節(jié)pH，當NH4Cl質(zhì)量分數(shù)為1%和2%時，干擾基本消除。

3 結(jié) 論

3.1 當使用堿消解-火焰原子吸收分光光度法測定六價鉻時，消解液和緩沖液中的Na、K元素對六價鉻的測定有干擾，可通過加入質(zhì)量分數(shù)1%NH4Cl溶液來消除干擾。

3.2 抽濾液調(diào)節(jié)pH時，使用HNO3，而且pH在7.0～11.0不會對六價鉻的測定產(chǎn)生影響。