高有机质油性危险废物重金属痕量检测

2022-11-10陈壹三

低碳世界 2022年7期

邓伟，陈壹三，何佼，汪汀，竺美

（四川省生态环境科学研究院，四川成都 610041）

0 引言

重金属是指密度大于5 g/cm3的金属。对于生物体而言，有些金属元素是它们必定需要的，如铜、铁、锌、镁、锰等，有些是非必需的，如镉、汞、铬、铅等。目前砷、硒等非金属元素也纳入重金属监测范围内。环境中的重金属的来源可分为天然来源和人为来源两大类。天然来源[1]主要是指重金属通过天气、自然灾害、地壳运动及大气沉降等方式注入河流、湖泊、海洋，构成了水体重金属环境本底值[2]。人为来源则是指工业、生活排放废物废水通过管道、沟渠、污水沟等直接或间接排入池塘、河流、湖泊、近海中。

重金属污染不同于其他有机化合物的污染，很难通过自身作用降解，会长期留存于环境体系、生物体内，并且重金属具有富集性，环境中的重金属元素会在土壤或沉积物中积累，被植物和藻类生物吸收，从而进入食物链。然后重金属元素在生物的富集作用下持续积累、放大，逐渐作用于高等猎食者，最终作用于食物链顶端的人类。大部分重金属会干扰动物和人体的正常生理功能，常见的有汞、镉、铅、铬、砷等。镉[3-4]具有致癌性，铅和汞[5]具有一定的神经毒性。本文选用 Ba、Cr、Cd、Pb、Ag、As、Se、Tl 作为待测元素进行研究。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

此次实验主要用到的仪器有电感耦合等离子体质谱仪（NEXION 2000 G，美国 PerkinElmer）和半导体制冷套件；实验用到的试剂主要包括26 种金属混合标液（100 mg/L，N9308543，美国 PerkinElmer），调谐液（N8145051，美国PerkinElmer），混合内标液（N9303749，美国 PerkinElmer）和正己烷（色谱纯，上海安谱）。

1.2 样品采集

按照《危险废物鉴别技术规范》（HJ 298—2019）的相关要求采集四川省某危险废物违规倾倒案样品，并将其放于4 ℃下避光保存，该危废样品外观为黄褐色黏稠状液体及深色油性固体。

1.3 样品前处理

样品采集后直接混匀，准确称取0.2 g 样品于250 mL 锥形瓶中，加入75 mL 正己烷后用聚乙烯膜封口，震荡、搅拌至样品完全溶解，再将上述溶液转移至100 mL 容量瓶中，并用正己烷润洗锥形瓶3次，将洗涤液并入容量瓶，并定容至标线，按照（HJ 298—2009）5.2.1 进行设备调谐，提取后的样品置于冰水浴中密闭保存。

1.4 仪器条件

使用调谐液对设备进行参数调试，确定检测条件：矩管处于-0.08 mm 位置；雾化器流量为0.95 L/min；氧气体积分数为21%；半导体制冷温度为-16 ℃。各元素测量模式及内标元素如表1 所示。

表1 各元素测量模式及内标元素

1.5 工作曲线绘制

使用正己烷作为稀释剂，设置金属浓度分别为1.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、50.0 μg/L、100.0 μg/L的工作曲线序列，内标元素浓度为100 μg/L，各元素工作曲线线性相关系数如表2 所示。

表2 各元素工作曲线线性相关系数

2 结果与讨论

2.1 样品前处理

常规样品前处理需使用强酸进行消解[6-7]，但这方法不适用于高有机质含量样品。另外，高有机质样品在样品分析过程中的雾化效率普遍高于常规试剂，且在矩管处极易燃烧不充分，导致样品进样口积碳，从而影响测定结果[8-9]。

本文实验采用有机溶剂溶解分散危废样品，可略去消解过程，采用半导体低温进样，进样过程中可抑制有机溶剂挥发，同时在雾化器前端接入氧气以保证样品充分燃烧，避免因样品燃烧不充分带来的积碳效应，并通过合理选择测量模式及内标元素，以规避复合离子对元素测定的干扰。图1 为设备半导体制冷套件。

图1 设备半导体制冷套件

2.2 精密度与准确度

按照前文1.3 所述，配置金属浓度分别为5 μg/L、50 μg/L 的空白加标溶液，各元素测量模式及内标元素选择参照表1 执行，工作曲线设置按照前文1.5 所述执行。各样品重复测定6 次，考察方法的精密度和准确度。最后得出各元素相对标准偏差（RSD）小于10%，加标回收率范围为85.5%～111.6%，满足定量分析要求。

2.3 检出限测定

按照前文1.3 所述配置金属浓度为50 μg/L 的空白加标溶液，各元素测量模式及内标元素选择参照表1 执行，工作曲线设置按照前文1.5 所述执行，各样品重复测定7 次，根据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》（HJ 168—2010）进行各元素检出限测定，结果如表3 所示。各元素检出限均小于现行环境标准《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》（HJ 766—2015），满足方法要求。