宋興偉，梁 宵，吳 寒

(1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，南京 210019；2.南京工業(yè)大學，南京 211816)

前 言

近年來，土壤重金屬污染問題引起人們廣泛關注，而鉻是其中重要的一種污染元素[1]。鉻元素主要以三價鉻和六價鉻兩種形式存在于土壤中，且這兩種價態(tài)的鉻能夠互相轉化，土壤中的氧化劑可將三價鉻氧化成六價鉻。相較于三價鉻，六價鉻不易被土壤吸附具有很強的遷移性，更易擴散污染環(huán)境。且六價鉻具有更高的毒性，其致癌、致畸作用嚴重威脅生態(tài)穩(wěn)定和生物安全[2]。因此，六價鉻作為一種典型的環(huán)境污染物，準確、有效地測定其在土壤中的含量對于環(huán)境監(jiān)測具有重大意義。

目前，我國針對土壤中六價鉻含量的檢測方法出臺了HJ 1082-2019《土壤和沉積物 六價鉻的測定 堿溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》標準[3]，國內外文獻中報道的檢測方法還有分光光度法、離子色譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等[4～7]。其中，分光光度法易受提取劑顏色干擾，火焰原子吸收法存在重金屬干擾，離子色譜法的操作較為繁瑣。本方法在之前的研究探索的基礎上，首次采用氫氧化鈉/碳酸鈉堿性溶液作為提取劑，氯化鎂和磷酸鹽緩沖液作為干擾抑制劑提取土壤中的六價鉻，提取液經(jīng)過離子色譜柱后進一步分離六價鉻，與衍生試劑二苯基碳酰二肼反應后生成紫紅色絡合物，于540nm處測定吸光度，進而測定六價鉻的含量。結果表明，本法具有操作簡單、精密度好、準確度高、重復性好等特點，適用范圍廣，利于相關人員開展六價鉻監(jiān)測工作。

1 實驗部分

1.1 方法原理

利用氫氧化鈉/碳酸鈉堿性溶液消解提取土壤中的六價鉻，并添加氯化鎂和磷酸鹽緩沖液作抑制劑，再通過離子色譜從消解液中分離六價鉻，與衍生試劑(二苯基碳酰二肼)混合反應[8-9]。由于六價鉻具有強氧化性，在酸性環(huán)境下能夠氧化二苯基碳酰二肼生成紫紅色的絡合物，在540nm處測定它的吸光度，在一定范圍內，其吸光度與六價鉻濃度成正比[10]。

實驗設置空白實驗對照，方法為：向50mL的消解液中加入1mL的氯化鎂溶液和0.5mL的磷酸鹽緩沖溶液，上覆玻璃蓋。在連續(xù)攪拌狀態(tài)下，將樣品加熱至95℃，然后在該溫度下至少保持60min，過濾定容到100mL容量瓶，稀釋5倍待測。

1.2 儀器與試劑

除另有說明外，所用試劑均為分析純，所用水為電導率大于等于18.2MΩ/cm超純水。電子天平，上海晶純生化科技股份有限公司；水浴恒溫振蕩器，常州智博瑞儀器制造有限公司；pH計，上海精密科學儀器廠；離子色譜儀ELSPE-2超痕量六價鉻分析儀，帶在線柱后衍生裝置、TLD檢測器，廣州譜臨晟科技有限公司。

柱后衍生試劑：二苯基碳酰二肼溶液。取25mL色譜級甲醇倒入250mL容量瓶中，加入0.125g二苯基碳酰二肼，使之溶解。另將125mL水倒入燒杯中，緩慢加入7mL濃硫酸，混合攪拌至冷卻。將上述兩種溶液混合后，再次加水定容至250mL，脫氣10min。

堿性消解液：用0.5mol/L氫氧化鈉(NaOH)和0.28mol/L碳酸鈉(Na2CO3)，將20.0g氫氧化鈉溶解在約500mL的水中，加入30.0g碳酸鈉攪拌均勻，將溶液轉移到1L容量瓶中，用水定容。使用前檢查消解液的pH值為12以上。

磷酸鹽緩沖液：磷酸氫二鉀(K2HPO4)0.5mol/L，磷酸二氫鉀(KH2PO4)0.5mol/L，pH=7。將87.09g K2HPO4和68.04g KH2PO4溶于約700mL水中，均勻混合，后將溶液轉移至1L容量瓶中，用水定容。

氯化鎂溶液：將85.4g氯化鎂溶于100mL容量瓶中，加水定容，充分混合。

六價鉻標準原液：1 000mg/L 六價鉻。將0.282 9g重鉻酸鉀溶于75mL水中，置于100mL容量瓶中，用水定容，充分混合后將溶液儲存在聚丙烯瓶中。六價鉻標準原液用水逐級稀釋至100mg/L得到六價鉻標準儲備液。由六價鉻標準儲備液用1∶9堿液逐級稀釋成10mg/L六價鉻工作溶液，該溶液臨用現(xiàn)配。

流動相的配制：準確移取2mL65%HNO3和2mL25%NH4OH溶液于燒杯中，加入水近500mL，混勻。使用25%NH4OH溶液或20%HNO3溶液將pH調至9.0。移入500mL容量瓶，然后用水定容。使用前超聲10min。

1.3 色譜條件

色譜柱：廣州譜臨晟科技有限公司六價鉻快速分析柱4.1×50mm，5μm，保護柱 4.1×50mm。

柱溫為室溫。流動相以及柱后衍生試劑見上述1.2。流動相泵與衍生劑泵流速分別為1.2mL/min和0.7mL/min。進樣量設置為50 μL，檢測波長為540nm。檢測器采用長光程二極管陣列檢測器(TLD檢測器)。

1.4 樣品的采集和處理

使用適當?shù)难b置收集土壤樣品，并將其置于不含金屬的容器中(如塑料、玻璃等)。樣品應在4℃下保存，直至分析。土壤樣品應進行均質，在消解前風干。土壤樣品顆粒尺寸減少到250μm以下，必須避免加熱和與不銹鋼接觸。樣品消解后應盡快進行分析。稱取2.5g的土壤樣品轉移至干凈的250mL消解容器中。向每份樣品中加入50mL的堿性消解液，并加入1mL的氯化鎂溶液和0.5mL的磷酸鹽緩沖液，上覆玻璃蓋。在連續(xù)攪拌狀態(tài)下，將樣品加熱至95℃，然后在該溫度下至少保持60min。待溶液冷卻至室溫，轉移樣品到過濾設備，并用少量水沖洗消解容器3次，合并洗液。使用0.45μm膜過濾器過濾，收集濾液于燒杯中，用水沖洗過濾設備。將濾液轉移到100mL容量瓶中，加水定容。取部分溶液，用純水稀釋5倍，搖勻，待測。

注：六價鉻在取樣后30d的田間濕土樣品中定量穩(wěn)定。此外，土壤樣品消解后的7d內，六價鉻在堿性消解液中也是穩(wěn)定的。同時，對于預期濃度很高的六價鉻樣品，可以使用更小的具有代表性的部分進行測試。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

配制濃度為0.0、5.0、30.0、100.0、200.0、500.0、1000.0μg/L的標準溶液，進樣分析后測定不同濃度六價鉻標準溶液的峰面積，結果見表1。通過工作站軟件，以標準溶液濃度對其峰面積進行曲線擬合，得到回歸方程y=52666.2921x+0，相關系數(shù)r=1.0000，如圖1所示。結果表明，六價鉻溶液濃度與峰面積線性關系良好，變量間的線性相關程度高。

表1 標準曲線的相關參數(shù)Tab.1 The related parameters of standard curve

圖1 六價鉻標準曲線Fig.1 Standard curve of hexavalent chromium

2.2 精密度測定

對濃度為30.0μg/L和200.0μg/L的六價鉻標準溶液加標1.0mg/kg(上機濃度為5.00μg/L)平行測定6次，計算每次測定的標準偏差(SD)和相對標準偏差(RSD),測定結果見表2。結果表明，三種濃度六價鉻標準溶液測定結果的RSD均小于2%，說明該方法精密度較好，達到實驗要求。

表2 精密度試驗結果Tab.2 The results of precision test (μg/L)

2.3 準確度測定

選用兩組有證標準質控樣品，分別為ERA D107-921和RMU0035a。樣品平行測定6次，計算相對誤差，結果見表3。其測定結果標準物質含量為47.4，屬于其要求范圍(25.7～69.1)，同時相對標準偏差(RSD)也在標準值要求范圍內，表明離子色譜柱后衍生分光光度法測定土壤六價鉻的準確度良好。

表3 標準樣品實驗結果Tab.3 The recovery results of standard samples (mg/kg)

2.4 實際樣品加標回收實驗

取農田場地、電鍍廠等3種不同濃度的土壤樣品分別進行四次平行實驗，每種樣品加標后平行測定2次，測定結果見表4。平均回收率在84.41%～96.93%之間，而大多數(shù)的火焰原子吸收分光光度法的回收率僅有83.5%～85.7%。實驗過程可控，說明該檢測方法能夠滿足土壤六價鉻的檢測工作要求。

表4 實際土壤樣品加標回收實驗結果Tab.4 The recovery results of soil samples (mg/kg)

選取同一批土壤樣品，使用標準方法與本方法進行對比實驗，本方法每種樣品加標40mg/kg后測定2次，標準方法分別加標0.2mg/L、1.0mg/L。測定結果見表5、6，實驗結果說明該檢測方法的回收率高于標準方法的回收率。

表5 分光光度法土壤樣品加標回收實驗結果Tab.5 The recovery results of soil samples by spectrophotometry method

表6 標準方法土壤樣品加標回收實驗結果Tab.6 The recovery results of standard method for soil samples

2.5 檢出限的測定

采用濃度為0.1mg/kg的實際樣品加標0.2mg/kg，平行測定7次。根據(jù)測定結果計算其標準偏差，采用99%置信度，此時檢出限MDL=SD*3.143。按照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準值修訂技術導則》(HJ168-2010)計算方法的檢出限[10]，以4倍方法檢測限確定為本法的定量下限，如表7所示。

表7 檢出限測試數(shù)據(jù)Tab.7 The results of detection limit tests (mg/kg)

3 結 論

3.1 分光光度法測量成本低、操作方法簡便，可被廣泛用于土壤的監(jiān)測。

3.2 土壤樣品中加入堿性消解液、氯化鎂和磷酸緩沖溶液，嚴格控制消解過程，可以有效提取出土壤中的六價鉻，從而對污染土壤中的六價鉻準確定量。

3.3 本文所用方法操作簡便，精密度與準確度均符合要求，定量定性穩(wěn)定，實際樣品的加標回收率也在98%～103%之間，是檢測土壤中六價鉻含量的一種優(yōu)良方法。