高有機質油性危險廢物重金屬痕量檢測

鄧 偉，陳壹三，何 佼，汪 汀，竺 美

（四川省生態環境科學研究院，四川 成都 610041）

0 引言

重金屬是指密度大于5 g/cm3的金屬。對于生物體而言，有些金屬元素是它們必定需要的，如銅、鐵、鋅、鎂、錳等，有些是非必需的，如鎘、汞、鉻、鉛等。目前砷、硒等非金屬元素也納入重金屬監測范圍內。環境中的重金屬的來源可分為天然來源和人為來源兩大類。天然來源[1]主要是指重金屬通過天氣、自然災害、地殼運動及大氣沉降等方式注入河流、湖泊、海洋，構成了水體重金屬環境本底值[2]。人為來源則是指工業、生活排放廢物廢水通過管道、溝渠、污水溝等直接或間接排入池塘、河流、湖泊、近海中。

重金屬污染不同于其他有機化合物的污染，很難通過自身作用降解，會長期留存于環境體系、生物體內，并且重金屬具有富集性，環境中的重金屬元素會在土壤或沉積物中積累，被植物和藻類生物吸收，從而進入食物鏈。然后重金屬元素在生物的富集作用下持續積累、放大，逐漸作用于高等獵食者，最終作用于食物鏈頂端的人類。大部分重金屬會干擾動物和人體的正常生理功能，常見的有汞、鎘、鉛、鉻、砷等。鎘[3-4]具有致癌性，鉛和汞[5]具有一定的神經毒性。本文選用 Ba、Cr、Cd、Pb、Ag、As、Se、Tl 作為待測元素進行研究。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

此次實驗主要用到的儀器有電感耦合等離子體質譜儀（NEXION 2000 G，美國 PerkinElmer）和半導體制冷套件；實驗用到的試劑主要包括26 種金屬混合標液（100 mg/L，N9308543，美國 PerkinElmer），調諧液（N8145051，美國PerkinElmer），混合內標液（N9303749，美國 PerkinElmer）和正己烷（色譜純，上海安譜）。

1.2 樣品采集

按照《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019）的相關要求采集四川省某危險廢物違規傾倒案樣品，并將其放于4 ℃下避光保存，該危廢樣品外觀為黃褐色黏稠狀液體及深色油性固體。

1.3 樣品前處理

樣品采集后直接混勻，準確稱取0.2 g 樣品于250 mL 錐形瓶中，加入75 mL 正己烷后用聚乙烯膜封口，震蕩、攪拌至樣品完全溶解，再將上述溶液轉移至100 mL 容量瓶中，并用正己烷潤洗錐形瓶3次，將洗滌液并入容量瓶，并定容至標線，按照（HJ 298—2009）5.2.1 進行設備調諧，提取后的樣品置于冰水浴中密閉保存。

1.4 儀器條件

使用調諧液對設備進行參數調試，確定檢測條件：矩管處于-0.08 mm 位置；霧化器流量為0.95 L/min；氧氣體積分數為21%；半導體制冷溫度為-16 ℃。各元素測量模式及內標元素如表1 所示。

表1 各元素測量模式及內標元素

1.5 工作曲線繪制

使用正己烷作為稀釋劑，設置金屬濃度分別為1.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、50.0 μg/L、100.0 μg/L的工作曲線序列，內標元素濃度為100 μg/L，各元素工作曲線線性相關系數如表2 所示。

表2 各元素工作曲線線性相關系數

2 結果與討論

2.1 樣品前處理

常規樣品前處理需使用強酸進行消解[6-7]，但這方法不適用于高有機質含量樣品。另外，高有機質樣品在樣品分析過程中的霧化效率普遍高于常規試劑，且在矩管處極易燃燒不充分，導致樣品進樣口積碳，從而影響測定結果[8-9]。

本文實驗采用有機溶劑溶解分散危廢樣品，可略去消解過程，采用半導體低溫進樣，進樣過程中可抑制有機溶劑揮發，同時在霧化器前端接入氧氣以保證樣品充分燃燒，避免因樣品燃燒不充分帶來的積碳效應，并通過合理選擇測量模式及內標元素，以規避復合離子對元素測定的干擾。圖1 為設備半導體制冷套件。

圖1 設備半導體制冷套件

2.2 精密度與準確度

按照前文1.3 所述，配置金屬濃度分別為5 μg/L、50 μg/L 的空白加標溶液，各元素測量模式及內標元素選擇參照表1 執行，工作曲線設置按照前文1.5 所述執行。各樣品重復測定6 次，考察方法的精密度和準確度。最后得出各元素相對標準偏差（RSD）小于10%，加標回收率范圍為85.5%～111.6%，滿足定量分析要求。

2.3 檢出限測定

按照前文1.3 所述配置金屬濃度為50 μg/L 的空白加標溶液，各元素測量模式及內標元素選擇參照表1 執行，工作曲線設置按照前文1.5 所述執行，各樣品重復測定7 次，根據《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》（HJ 168—2010）進行各元素檢出限測定，結果如表3 所示。各元素檢出限均小于現行環境標準《固體廢物金屬元素的測定電感耦合等離子體質譜法》（HJ 766—2015），滿足方法要求。

表3 各元素檢出限測試結果

2.4 實際樣品分析

采用前文方法，設置濃度梯度分別為1.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、50.0 μg/L 的標準系列，對前文1.2 所述危廢案件樣品進行分析測定，結果如表4 所示。

表4 實際危險廢物樣品測試結果

3 結語

本文實驗采用正己烷分散樣品，半導體制冷、氧氣輔助進樣的分析方式，建立了高有機質油性危險廢物的定量分析方法。此方法可以略去環境體系高溫高壓混酸消解過程，同時可以規避有機質在測定過程中出現的積碳所帶來的影響。結果表明，該方法準確度、精密度及檢出限均滿足現行環境標準要求。

此外，實際樣品測試過程中，稀釋用的有機溶劑可根據實際樣品性質進行篩選，本方法所使用的有機溶劑并非唯一解。