固體廢棄物中重金屬含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定

鄧靜文 樊惠玲（廣州市番禺區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東廣州511483）

固體廢棄物中重金屬含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定

鄧靜文 樊惠玲（廣州市番禺區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東廣州511483）

固體廢棄物往往成為其他污染的源頭，尤其重金屬污染不能降解，這就對(duì)固體廢棄物的環(huán)境管理和監(jiān)測(cè)提出了更高的要求，因此本文闡述了固體廢棄物重金屬含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法。

重金屬含量；測(cè)定；固體廢棄物

固體廢棄物（簡(jiǎn)稱固廢）是指生產(chǎn)、生活及其他活動(dòng)中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物，包括生活垃圾、工業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物等。根據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《2016年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》統(tǒng)計(jì)，2015年全國(guó)246個(gè)大、中城市一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為19.1億噸，生活垃圾產(chǎn)生量約為18564.0萬(wàn)噸。由于我國(guó)固廢治理水平較低，固廢已成為環(huán)境的主要污染源之一，污染了大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境，并影響生活環(huán)境衛(wèi)生[1]。重金屬是固體廢棄物中的污染成分，無(wú)論工業(yè)廢棄物[2]，還是生活垃圾[3]，重金屬污染都是不容忽視的因素。與有機(jī)污染物相比，重金屬不易降解，長(zhǎng)期滯留于環(huán)境中，并通過(guò)食物鏈富集，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害，導(dǎo)致癌變、畸變和突變，因而加強(qiáng)固體廢棄物重金屬的檢測(cè)意義重大。鑒此，本文對(duì)固體廢棄物中重金屬含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定進(jìn)行了探討。

1 重金屬含量的測(cè)定方法

1.1 重金屬檢測(cè)的方法

重金屬是指密度大于5g/cm3的金屬，主要包括金、銀、銅、鉛、鎳、鈷、鉬、鎘、鉻、汞、砷等45種元素，其中鉛、鎘、鉻、汞、砷等重金屬對(duì)人體危害較大，如汞污染導(dǎo)致水俁病，鎘污染造成骨痛病，鉛污染形成高血鉛等。目前，重金屬檢測(cè)方法主要有原子熒光光度法（AFS）、原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICPOES）、X射線熒光光譜法（XRF）、紫外可見(jiàn)分光光度法（UVVis）、高效液相色譜法（HPLC）、電化學(xué)分析法、化學(xué)滴定法、酶分析法、生物傳感器法、免疫分析法等[4]。

1.2 固廢重金屬含量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的方法

固廢實(shí)驗(yàn)室的測(cè)定方法包括電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-OES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、石墨爐原子吸收光譜法（GF-AAS）、火焰原子吸收光譜法（FAAS）、原子熒光法（AFS）、分光光度法、化學(xué)滴定法等，其依據(jù)如下：《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB 5085.3-2007）附錄A～E；《固體廢物總鉻的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 749-2015）；《固體廢物總鉻的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 750-2015）；《固體廢物鎳和銅的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 751-2015）；《固體廢物鈹鎳銅和鉬的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 752-2015）；《固體廢物金屬元素的測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（HJ 766-2015）；《固體廢物22種金屬元素的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 781-2016）；《固體廢物鉛、鋅和鎘的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 786-2016）；《固體廢物鉛和鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 787-2016）；《固體廢物總汞的測(cè)定冷原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.1-1995）；《固體廢物銅、鋅、鉛、鎘的測(cè)定原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.2-1995）；《固體廢物砷的測(cè)定二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法》（GB/T 15555.3-1995）；《固體廢物六價(jià)鉻的測(cè)定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.4-1995）；《固體廢物總鉻的測(cè)定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.5-1995）；《固體廢物總鉻的測(cè)定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.6-1995）；《固體廢物六價(jià)鉻的測(cè)定硫酸亞鐵銨滴定法》（GB/T 15555.7-1995）；《固體廢物總鉻的測(cè)定硫酸亞鐵銨滴定法》（GB/T 15555.8-1995）；《固體廢物鎳的測(cè)定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.9-1995）；《固體廢物鎳的測(cè)定丁二酮肟分光光度法》（GB/T 15555.10-1995）等。

1.3 固廢重金屬含量檢測(cè)方法的選擇

檢測(cè)方法的選擇應(yīng)根據(jù)儀器條件、固廢重金屬含量、待檢元素等因素確定。例如硫酸亞鐵銨滴定法測(cè)定總鉻要求固廢浸出液濃度高于1mg/L才能測(cè)得出，儀器分析則可測(cè)定較低濃度，F(xiàn)AAS可低至0.1mg/L，二苯碳酰二肼分光光度法更低至0.004mg/L，GF-AAS最低測(cè)定濃度為2.8μg/L。但儀器分析用于高濃度浸出液檢測(cè)時(shí)，需要稀釋水樣，這樣也會(huì)產(chǎn)生稀釋誤差，所以合理的做法是根據(jù)浸出液濃度范圍盡量選擇可直接測(cè)定的方法。儀器分析方法中，通常FAAS、GF-AAS一次只能測(cè)定一種元素，AFS可同時(shí)測(cè)定四種元素，分光光度法采用特定顯色劑及雙波長(zhǎng)或三波長(zhǎng)也可同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素，但元素之間有干擾，多用于人工合成樣的檢測(cè)，因此需要同時(shí)檢測(cè)多個(gè)元素最好采用ICP-OES或ICP-MS法。

2 重金屬含量測(cè)定中需注意的問(wèn)題

2.1 制樣與前處理問(wèn)題

固廢采樣和制樣須按照《危險(xiǎn)廢物鑒別技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 298-2007）、《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》（HJ/T20-1998）規(guī)定的程序進(jìn)行操作。采樣之后要經(jīng)過(guò)風(fēng)干、破碎、篩分、混合、縮分等程序。固廢試樣分為浸出液試樣和污染物總量試樣。浸出液試樣用于評(píng)價(jià)危險(xiǎn)廢物的浸出毒性，尤其是對(duì)水環(huán)境的污染。目前，浸出方法有四種，分別是兩種酸浸法及翻轉(zhuǎn)法、水平振蕩法。酸浸法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）、《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》（HJ/T 300-2007）標(biāo)準(zhǔn)，適用于固廢及再利用產(chǎn)物中有機(jī)、無(wú)機(jī)物的浸出毒性鑒別。翻轉(zhuǎn)法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉(zhuǎn)法》（GB 5086.1-1997）標(biāo)準(zhǔn)，適用于除氰化物、硫化物之外的無(wú)機(jī)污染物的浸出毒性的鑒別。水平振蕩法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ 557-2010）標(biāo)準(zhǔn)，適用于評(píng)估受到地表水或地下水浸瀝的固廢中除氰化物、硫化物之外的無(wú)機(jī)污染物的浸出風(fēng)險(xiǎn)。污染物總量粒徑?jīng)]有統(tǒng)一規(guī)定，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大都要求過(guò)100目尼龍篩。前處理主要是消解，分為微波消解和電熱板消解，微波消解具有快速、試劑用量少、揮發(fā)損失少等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)應(yīng)用廣泛。消解試劑分為酸體系和堿體系，后者用于六價(jià)鉻的前處理。浸出液消解方法類似于水質(zhì)測(cè)定，采用硝酸消解；污染物總量測(cè)定多采用混合酸進(jìn)行消解。消解之后再經(jīng)離心或過(guò)濾處理，調(diào)節(jié)試液容積后可用于測(cè)試。

2.2 干擾問(wèn)題

所有分析都可能存在干擾問(wèn)題，尤其金屬元素的測(cè)定，干擾因素較多，但只要嚴(yán)格按規(guī)范操作就能夠消除干擾。不同分析方法的干擾形式不同，例如ICP-MS干擾形式有質(zhì)譜型和非質(zhì)譜型干擾兩類。前者包括同位素重疊干擾、多原子離子重疊干擾等；后者包括基體抑制干擾、空間電荷效應(yīng)干擾等。利用干擾校正方程可消除質(zhì)譜型干擾，利用內(nèi)標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法可抑制非質(zhì)譜型干擾。

3 固廢重金屬含量實(shí)驗(yàn)室測(cè)定案例

下面以ICP-MS檢測(cè)污水廠污泥重金屬含量為例，介紹重金屬檢測(cè)方法應(yīng)用。

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

污泥風(fēng)干、破碎，過(guò)100目尼龍篩。微波消解儀為MARX型，工作條件為10min升溫至175℃，并保持20min，消解用酸為硝酸-鹽酸-氫氟酸-雙氧水體系（4mL+1mL+1mL+1mL）[5]。消解后150℃趕酸近干，冷卻后以純水定容至50mL。按HJ 766-2015方法進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)做空白試驗(yàn)。ICP-MS型號(hào)為Agilent 7500CE，射頻功率為1500W，標(biāo)準(zhǔn)氬氣模式，采用干擾校正方程消除質(zhì)譜型干擾。

3.2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，回收率在82.9%～112%之間，滿足規(guī)范關(guān)于加標(biāo)回收率75%～125%的要求，精密度在5.7%～11.5%之間，可滿足檢測(cè)要求?？梢?jiàn)ICP-MS測(cè)定固體廢棄物重金屬含量具有高效、快速、精密度高的特點(diǎn)，適合多元素同時(shí)測(cè)定。

表1 固體廢棄物分析結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

固體廢棄物污染防治已成為環(huán)境保護(hù)工作的重心，環(huán)保部從2015年起就將其從國(guó)家環(huán)境狀況公報(bào)中分離出來(lái)成為單獨(dú)的環(huán)境防治年報(bào)。固廢污染因素是多方面的，重金屬污染特征決定了防治的難度，加強(qiáng)重金屬監(jiān)測(cè)無(wú)疑具有重要的意義。重金屬檢測(cè)方法多，這就需要根據(jù)環(huán)境質(zhì)量要求選擇最適宜的方法，本文粗淺地分析了各種方法，期許與同仁切磋，不當(dāng)之處還望斧正。

[1]陶建格.中國(guó)環(huán)境固體廢棄物污染現(xiàn)狀與治理研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012,37(11)：1-5.

[2]張金蓮，丁疆峰，盧桂寧，等.廣東清遠(yuǎn)電子垃圾拆解區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2015,36(7)：2633-2640.

[3]劉育辰，王莉淋，伍鈞，等.四川城市生活垃圾重金屬污染狀況及來(lái)源分析[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015,9(12)：6010-6018.

[4]姚振興，辛?xí)詵|，司維，等.重金屬檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2011,17(1)：29-35.

[5]宣肇菲，胡躍城，褚春瑩.試樣微波助溶-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定固體廢物中17種元素的含量[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè)，2016,52(11)：1257-1261.