等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定生活污水中重金屬

尹 娟，夏宇飄

(1 珠海市西部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 珠海 519000；2 珠海市水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，廣東 珠海 519000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水排放量激增，土壤和水源中重金屬積累加劇，污染日益嚴(yán)重。由于重金屬易通過(guò)食物鏈富集，構(gòu)成對(duì)生物和人類的嚴(yán)重威脅，對(duì)污水中重金屬的檢測(cè)愈顯重要[1]。污水中最常見(jiàn)的重金屬離子有Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni等，對(duì)環(huán)境污染和人體危害極大[2]。目前測(cè)定水中重金屬的方法較多，主要包括光譜法、電化學(xué)法、生物化學(xué)法等[3]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀具有穩(wěn)定性高、檢測(cè)限低、分析速度快、靈敏度高、線性范圍廣、能同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前最具優(yōu)越分析性能和實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)室必備檢測(cè)手段[4-5]，本文探討了ICP-AES 法同時(shí)測(cè)定城市生活污水中多種重金屬元素的可行性和準(zhǔn)確性。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀 器

Optima-8000等離子體發(fā)射光譜儀。高性能二維色散中階梯光柵，具有水平和垂直兩種觀察方式。優(yōu)化工作條件見(jiàn)表1。

表1 儀器優(yōu)化工作條件Table 1 Optimized instrument working conditions

1.1.2 試 劑

硝酸(HNO3，p=1.42 g/mL)，優(yōu)級(jí)純；標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液(1000 mg/L)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試樣中心監(jiān)制；標(biāo)準(zhǔn)樣品，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心監(jiān)制；氬氣(鋼瓶氣，純度99.999%)。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 樣品采集

本次實(shí)驗(yàn)所用水樣為城市生活污水。采集污水廠進(jìn)水水樣，混合均勻后裝入聚乙烯采樣瓶中，加入硝酸調(diào)節(jié)酸度為2%保存后立即送回實(shí)驗(yàn)室待用。

1.2.2 樣品前處理

由于生活污水成分復(fù)雜，雜質(zhì)較多，直接上機(jī)分析容易堵塞污染儀器，所以必須進(jìn)行上機(jī)前的預(yù)處理工作。取100 mL的均勻樣品，加入10.0 mL硝酸，放置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，緩慢加熱至接近干涸(注意：溶液不能完全干涸)，取下冷卻，加入10 mL去離子水繼續(xù)緩慢加熱趕酸，反復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程，直至水樣顏色變淺或者不變，最后用2%稀硝酸定容至100 mL。

1.2.3 空白實(shí)驗(yàn)

取與樣品相同體積的去離子水按上述步驟操作，配制空白溶液。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)ICP-AES半定量分析結(jié)果，從中選擇靈敏度高，干擾少，背景等效濃度(BEC)低的發(fā)射光譜線作為分析線。根據(jù)方法的測(cè)量范圍，配制一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用三點(diǎn)法繪制工作曲線，r>0.9999。見(jiàn)表2。

表2 波線選擇與工作曲線參數(shù)Table 2 Selection of wave line and parameters of working curve

1.2.5 檢出限及檢出下限

經(jīng)過(guò)空白試驗(yàn)11次測(cè)定，計(jì)算出檢出限和檢測(cè)下限。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 檢出限及檢測(cè)下限Table 3 Detection limit and determination limit

1.3 實(shí)際樣品測(cè)試

1.3.1 樣品的精密度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

取珠海某污水廠樣品，連續(xù)進(jìn)樣7次，統(tǒng)計(jì)得到平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果見(jiàn)表4，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均3%以內(nèi)。

表4 精密度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 4 Precision and relative standard deviation

1.3.2 回收率的測(cè)定

水體中某些基體物質(zhì)對(duì)樣品中各種元素的測(cè)定可能會(huì)產(chǎn)生基體效應(yīng)，從而干擾其測(cè)定。為了減少基體效應(yīng)．提高分析結(jié)果準(zhǔn)確性，進(jìn)行了樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的基準(zhǔn)標(biāo)樣配制標(biāo)準(zhǔn)校正溶液，以珠海某污水廠編號(hào)為A1的水樣作加標(biāo)回收率試驗(yàn)，加標(biāo)回收率在95%～103%之間，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 實(shí)際水樣的加標(biāo)回收率Table 5 Standard recovery of actual water sample

2 結(jié) 論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)，實(shí)際生活污水雖然來(lái)樣復(fù)雜，水樣渾濁且?jiàn)A帶臭味，但水中重金屬元素含量輕微。本文采用硝酸消解法處理水樣后運(yùn)用ICP-AES同時(shí)測(cè)定多種重金屬元素具有很好的優(yōu)勢(shì)。分析速度快、檢出限低、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性好、相關(guān)系數(shù)高、精密度良好且加標(biāo)回收率在95%～103%。當(dāng)實(shí)際水樣中重金屬元素含量高時(shí)，只需提高標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)濃度即可同樣快速測(cè)定。在保證水樣消解后能得到澄清水樣，且在一定酸度范圍內(nèi)，水樣不會(huì)堵塞管路或者影響儀器的情況下，無(wú)論樣品含量高或低，本文方法都可有效的測(cè)定水中的重金屬。由于近年來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)化持續(xù)發(fā)展，國(guó)民生活水平不斷提高，生活污水的排放量必定與日俱增，而污水排放標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)受到更大的考驗(yàn)。ICP-AES是以電感耦合等離子矩為激發(fā)源的一類光譜分析法，具有快速而且準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，為及時(shí)、有效地進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了有力的技術(shù)保障。