分析水環(huán)境監(jiān)測(cè)中六價(jià)鉻的檢測(cè)方法與可靠性

張啟珍

（廈門水務(wù)中環(huán)污水處理有限公司排水監(jiān)測(cè)站，福建 廈門 361004）

作為一種金屬元素，鉻在自然界中廣泛存在。鉻一般分布在水體、大氣、巖石、土壤中，因此水中通常含有鉻。此外，動(dòng)植物體內(nèi)亦有微量的鉻，但在正常情況下不會(huì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生影響。但鉻是一種具有明顯危害性的金屬元素，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，當(dāng)鉻在體內(nèi)積散到一定限度時(shí)，便可以形成三價(jià)鉻、六價(jià)格。三價(jià)鉻是一種有益元素，是人體必不可少的微量元素之一。但六價(jià)鉻具有明顯的致癌性。目前，關(guān)于六價(jià)鉻對(duì)于機(jī)體的危害性，世界衛(wèi)生組織已將其列為第1類致癌物。因此，必須對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以確保水質(zhì)中的六價(jià)鉻能夠全面去除，確保水質(zhì)安全。

1 常見(jiàn)的檢測(cè)方法分析

1.1 原子吸收光譜法

根據(jù)原子吸收光譜法的檢測(cè)原理，可以得知在檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)水體中的六價(jià)鉻進(jìn)行有效測(cè)量。此種檢測(cè)方式具有明顯的應(yīng)用特性，可以廣泛地應(yīng)用于環(huán)境、食品、藥品等多領(lǐng)域的重金屬測(cè)定。通過(guò)原子吸光譜法，可以對(duì)水體中的微量元素以及重金屬含量進(jìn)行綜合分析測(cè)定，是一種較為優(yōu)越的測(cè)量方式。但此種測(cè)量方法對(duì)于常規(guī)的六價(jià)鉻檢測(cè)而言，其無(wú)法有效的精準(zhǔn)測(cè)量出六價(jià)鉻以及三價(jià)鉻，僅能夠測(cè)量總鉻的含量。此外，在對(duì)水環(huán)境進(jìn)行提前處理中，可以選擇將水體中的六價(jià)鉻通過(guò)萃取方式進(jìn)行提取，利用萃取法，將水體中的六價(jià)鉻以及三價(jià)鉻的含量進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)有效萃取[1]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)定總鉻的含量，使用石墨爐原子吸收光譜法以及火焰原子吸收光譜法，可以對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證其可行性。例如，運(yùn)用火焰原子吸收法，可以測(cè)量高色度含鉻廢水中的六價(jià)鉻，利用三價(jià)鉻在弱性的條件下很容易產(chǎn)生沉淀的特性，可以使用聚合氯化鉬作為絮凝劑，確保六價(jià)鉻以及三價(jià)鉻能夠?qū)崿F(xiàn)分離。在分離完畢后，額外使用火焰原子吸收法測(cè)量溶液中的六價(jià)鉻，該方法的檢測(cè)精準(zhǔn)度可以保持在95.8%~98.2%之間。此外，為了更有效地測(cè)量水體中的六價(jià)鉻，該方法的測(cè)量原理可以使用NH3·H2O作為沉淀劑，采用良好的鎂鐵氧化物作為固體復(fù)凝劑進(jìn)行沉淀。運(yùn)用石墨爐原子吸收光譜法，對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行檢測(cè)。該方法確保在0.005ug/mL濃度范圍內(nèi)，其線性良好，且平均回收率高達(dá)98.9%～100%。此外，亦可以利用差值法，測(cè)量三價(jià)鉻以及總鉻的含量，以便求得六價(jià)鉻的總含量[2]。

1.2 離子體發(fā)射光譜法

通過(guò)離子體發(fā)射光譜法，離子體發(fā)射光譜法亦可以用于食品以及輕工產(chǎn)品中。離子體發(fā)射光譜法可以采用陰離子以及陽(yáng)離子進(jìn)行分析，是一種廣泛的色譜分析方法。近年來(lái)，離子光譜法在測(cè)定不同價(jià)態(tài)鉻的研究方面，取得較大進(jìn)展。目前，國(guó)外學(xué)者利用離子發(fā)射光譜法，對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以利用電腦檢測(cè)器測(cè)定廢水中的六價(jià)鉻，該方法的原理可以將樣品的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，并使pH值大于9。在高速離心后，進(jìn)行取樣，以保留色譜的面積。在0mg/L~20mg/L范圍內(nèi)，其具備極佳的線性關(guān)系。根據(jù)六價(jià)鉻的標(biāo)準(zhǔn)偏差，在回收率90%~100%之間。

此外，研究離子體發(fā)射光譜法中，例如檢測(cè)水中六價(jià)鉻，該方法可以將水體環(huán)境中的六價(jià)鉻進(jìn)行分離，隨后選擇離子模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)中，可以使用單四極桿質(zhì)譜，確保線性范圍為0ug/L~100ug/L。將其整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)定為1.27%~2.28%，整個(gè)回收率可高達(dá)100%~102%。也可以使用大體積進(jìn)樣離子色譜檢測(cè)分析，應(yīng)用水中六價(jià)鉻的分析方法，在原理可以使用淋洗液進(jìn)行分離。通過(guò)電腦檢測(cè)，使六價(jià)鉻在一定濃度范圍內(nèi)具備光譜的現(xiàn)象。根據(jù)線性差異進(jìn)行檢測(cè)，以得到水體中六價(jià)鉻的總含量。除以上檢測(cè)方法外，目前離子發(fā)射光譜法亦可以使用抑制型離子色譜法檢測(cè)，充分檢測(cè)水中的衡量六價(jià)鉻[3]。此種方法需要用到兩種檢測(cè)儀器，其一為二極管陣列檢測(cè)器；其二則是電導(dǎo)檢測(cè)器，二者的檢測(cè)精度可以維持在100%。

1.3 二苯碳酰二肼分光光度法

利用二苯碳酰二肼分光光度法，可以有效的對(duì)地面水以及工業(yè)廢水中的六價(jià)鉻進(jìn)行測(cè)定。分光光度法所需的檢測(cè)儀器較少，且操作極為簡(jiǎn)單，相關(guān)的設(shè)備價(jià)格合理，便于普及以及使用。此外，在檢測(cè)過(guò)程中，采用分光光度法，在整個(gè)溶液里可以加入顯色劑。根據(jù)現(xiàn)有的分光光度法的檢測(cè)原理，吸收整個(gè)光度以及濃度之間的關(guān)系，將其完成吸收波長(zhǎng)比值。在測(cè)定過(guò)程中，可以選取測(cè)試體積為50mL，并使用光程長(zhǎng)度為30mm的比色皿，可以檢測(cè)出含量為0.2ug的六價(jià)鉻。并根據(jù)其濃度，進(jìn)行測(cè)量?？紤]干擾因素，如含鐵量大于1mg/L顯色后，其將呈現(xiàn)黃色。在同等測(cè)量方法下，鐵、汞等均會(huì)對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度產(chǎn)生一定的干擾性。但加入礬后，可自行褪色。

在測(cè)定過(guò)程中，六價(jià)鉻與二苯碳酰二肼反應(yīng)生成紫色化合物，并進(jìn)行分光光度測(cè)量。在試驗(yàn)過(guò)程中，其一般選擇分光光度計(jì)。且所有玻璃器皿內(nèi)壁必須保持光潔，以免吸附鉻離子，不得使用重鉻酸鉀溶液進(jìn)行洗滌。在采集時(shí)，應(yīng)采用玻璃瓶進(jìn)行采集，加入氫氧化鈉，并將其整個(gè)樣品的pH值調(diào)節(jié)為8。在采樣完畢后，在24小時(shí)內(nèi)盡快對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)。

2 二苯碳酰二肼分光光度法檢測(cè)具體檢測(cè)步驟

2.1 儀器以及試劑

在檢測(cè)過(guò)程中，分析檢測(cè)的儀器以及試劑，可以得知使用的主要儀器包含分光光度計(jì)、50mL的比色管。而所用的試劑包含了丙酮、硫酸、硫酸鋅、高錳酸鉀等，所有試劑均必須符合我國(guó)的相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[4]。

此外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須要進(jìn)行顯色劑以及溶液的配置。在顯色劑的配制中，稱0.2g二苯碳酰二肼，先加入50mL丙酮使其完全溶解再加入去離子水定容至100ml，搖勻放置于冰箱，如果試劑顏色加深就不能繼續(xù)使用應(yīng)重新配制。此外，對(duì)高濃度樣品分析，顯色劑濃度應(yīng)為2g/100L，配制方法同上，而在標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置中，可以稱取0.2829g于110℃干燥箱中，烘兩小時(shí)的優(yōu)級(jí)純重鉻酸鉀，先在100ml的燒杯中加水使其完全溶解，再用玻棒慢慢引流至1000mL的容量瓶中，最后用去離子水定容至刻度線。該溶液的濃度為100mg/L。

2.2 樣品前處理及檢測(cè)

樣品的顏色比較深或比較渾濁時(shí)，在測(cè)量時(shí)，取適量樣品于150ml設(shè)備中，加水至50ml，加入氫氧化鈉溶液（濃度為4g/L）調(diào)節(jié)整個(gè)pH值介于7至8之間，再加入ZnSO4和NaOH的混合液（100ml濃度為80g/L的ZnSO4溶液和120ml濃度為20g/L的NaOH的溶液混合），使樣品的pH值介于8至9之間，將樣品通過(guò)玻璃棒慢慢引流至100ml的容量瓶中，用去離子水定容至刻度線。最后樣品經(jīng)過(guò)慢速定性濾紙分離，取中間濾液50.0ml用于檢測(cè)。

此外，關(guān)于二價(jià)鐵、亞硝酸鹽等還原物質(zhì)的消除，可以選取適量樣品，并用水稀釋制標(biāo)線，加入4ml顯色劑后，進(jìn)行搖勻，放置5min后加入1mL的硫酸溶液，并對(duì)其整體進(jìn)行搖勻處理。隨后，通過(guò)測(cè)定法得出六價(jià)格含量，以完成標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)量。根據(jù)整個(gè)測(cè)量結(jié)果，其公式如以下所示：

在公式中，“m”等于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量后的六價(jià)鉻含量，而“v”則代表試份的體積ml。

2.3 檢測(cè)方法的重現(xiàn)性分析

通過(guò)對(duì)整個(gè)水體的檢測(cè)，可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程的整個(gè)取值率進(jìn)行分析。在測(cè)量過(guò)程中，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為12月[5]。在經(jīng)過(guò)測(cè)量后，可以得知按照二倍標(biāo)準(zhǔn)差控制其平均值，保持在0.0447，標(biāo)準(zhǔn)偏差保持在0.0010。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的變化范圍，從表1、圖1可以得知標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的年變化范圍較小，說(shuō)明相同濃度的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)多次測(cè)量后，其結(jié)果變化不大，檢測(cè)方法極佳。

表1 不同樣品濃度在檢測(cè)中的數(shù)值變化

圖1 測(cè)量綜合曲線率

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，六價(jià)鉻是水中的一個(gè)常見(jiàn)污染物。因此，對(duì)于整個(gè)水環(huán)境的質(zhì)量影響較大，在測(cè)量過(guò)程中選擇良好的檢測(cè)方法，可以提升水質(zhì)量的檢測(cè)效率以及質(zhì)量。使用文中介紹的幾種檢測(cè)方法，可以有效的檢測(cè)水中的六價(jià)鉻，并利用光譜法將三價(jià)鉻以及六價(jià)鉻進(jìn)行分離，以便更好的進(jìn)行檢測(cè)。且整個(gè)檢測(cè)流程方便操作、快速，可以在檢測(cè)工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化檢測(cè)的程序，以提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及可靠性，為后續(xù)水環(huán)境的優(yōu)化保護(hù)提供有力支撐。