固體廢棄物中重金屬含量的實驗室測定

鄧靜文 樊惠玲（廣州市番禺區環境監測站，廣東廣州511483）

固體廢棄物中重金屬含量的實驗室測定

鄧靜文 樊惠玲（廣州市番禺區環境監測站，廣東廣州511483）

固體廢棄物往往成為其他污染的源頭，尤其重金屬污染不能降解，這就對固體廢棄物的環境管理和監測提出了更高的要求，因此本文闡述了固體廢棄物重金屬含量的實驗室測定方法。

重金屬含量；測定；固體廢棄物

固體廢棄物（簡稱固廢）是指生產、生活及其他活動中產生的固態、半固態廢棄物，包括生活垃圾、工業廢棄物、農業廢棄物等。根據環保部發布的《2016年全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》統計，2015年全國246個大、中城市一般工業固體廢物產生量為19.1億噸，生活垃圾產生量約為18564.0萬噸。由于我國固廢治理水平較低，固廢已成為環境的主要污染源之一，污染了大氣環境、水環境和土壤環境，并影響生活環境衛生[1]。重金屬是固體廢棄物中的污染成分，無論工業廢棄物[2]，還是生活垃圾[3]，重金屬污染都是不容忽視的因素。與有機污染物相比，重金屬不易降解，長期滯留于環境中，并通過食物鏈富集，對人體健康產生嚴重危害，導致癌變、畸變和突變，因而加強固體廢棄物重金屬的檢測意義重大。鑒此，本文對固體廢棄物中重金屬含量的實驗室測定進行了探討。

1 重金屬含量的測定方法

1.1 重金屬檢測的方法

重金屬是指密度大于5g/cm3的金屬，主要包括金、銀、銅、鉛、鎳、鈷、鉬、鎘、鉻、汞、砷等45種元素，其中鉛、鎘、鉻、汞、砷等重金屬對人體危害較大，如汞污染導致水俁病，鎘污染造成骨痛病，鉛污染形成高血鉛等。目前，重金屬檢測方法主要有原子熒光光度法（AFS）、原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）、電感耦合等離子發射光譜法（ICPOES）、X射線熒光光譜法（XRF）、紫外可見分光光度法（UVVis）、高效液相色譜法（HPLC）、電化學分析法、化學滴定法、酶分析法、生物傳感器法、免疫分析法等[4]。

1.2 固廢重金屬含量實驗室測定的方法

固廢實驗室的測定方法包括電感耦合等離子發射光譜法（ICP-OES）、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）、石墨爐原子吸收光譜法（GF-AAS）、火焰原子吸收光譜法（FAAS）、原子熒光法（AFS）、分光光度法、化學滴定法等，其依據如下：《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB 5085.3-2007）附錄A～E；《固體廢物總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 749-2015）；《固體廢物總鉻的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 750-2015）；《固體廢物鎳和銅的測定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 751-2015）；《固體廢物鈹鎳銅和鉬的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 752-2015）；《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）；《固體廢物22種金屬元素的測定電感耦合等離子體發射光譜法》（HJ 781-2016）；《固體廢物鉛、鋅和鎘的測定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 786-2016）；《固體廢物鉛和鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（HJ 787-2016）；《固體廢物總汞的測定冷原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.1-1995）；《固體廢物銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.2-1995）；《固體廢物砷的測定二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法》（GB/T 15555.3-1995）；《固體廢物六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.4-1995）；《固體廢物總鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.5-1995）；《固體廢物總鉻的測定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.6-1995）；《固體廢物六價鉻的測定硫酸亞鐵銨滴定法》（GB/T 15555.7-1995）；《固體廢物總鉻的測定硫酸亞鐵銨滴定法》（GB/T 15555.8-1995）；《固體廢物鎳的測定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.9-1995）；《固體廢物鎳的測定丁二酮肟分光光度法》（GB/T 15555.10-1995）等。

1.3 固廢重金屬含量檢測方法的選擇

檢測方法的選擇應根據儀器條件、固廢重金屬含量、待檢元素等因素確定。例如硫酸亞鐵銨滴定法測定總鉻要求固廢浸出液濃度高于1mg/L才能測得出，儀器分析則可測定較低濃度，FAAS可低至0.1mg/L，二苯碳酰二肼分光光度法更低至0.004mg/L，GF-AAS最低測定濃度為2.8μg/L。但儀器分析用于高濃度浸出液檢測時，需要稀釋水樣，這樣也會產生稀釋誤差，所以合理的做法是根據浸出液濃度范圍盡量選擇可直接測定的方法。儀器分析方法中，通常FAAS、GF-AAS一次只能測定一種元素，AFS可同時測定四種元素，分光光度法采用特定顯色劑及雙波長或三波長也可同時測定多個元素，但元素之間有干擾，多用于人工合成樣的檢測，因此需要同時檢測多個元素最好采用ICP-OES或ICP-MS法。

2 重金屬含量測定中需注意的問題

2.1 制樣與前處理問題

固廢采樣和制樣須按照《危險廢物鑒別技術規范》（HJ/T 298-2007）、《工業固體廢物采樣制樣技術規范》（HJ/T20-1998）規定的程序進行操作。采樣之后要經過風干、破碎、篩分、混合、縮分等程序。固廢試樣分為浸出液試樣和污染物總量試樣。浸出液試樣用于評價危險廢物的浸出毒性，尤其是對水環境的污染。目前，浸出方法有四種，分別是兩種酸浸法及翻轉法、水平振蕩法。酸浸法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）、《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》（HJ/T 300-2007）標準，適用于固廢及再利用產物中有機、無機物的浸出毒性鑒別。翻轉法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉法》（GB 5086.1-1997）標準，適用于除氰化物、硫化物之外的無機污染物的浸出毒性的鑒別。水平振蕩法采用《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ 557-2010）標準，適用于評估受到地表水或地下水浸瀝的固廢中除氰化物、硫化物之外的無機污染物的浸出風險。污染物總量粒徑沒有統一規定，我國標準大都要求過100目尼龍篩。前處理主要是消解，分為微波消解和電熱板消解，微波消解具有快速、試劑用量少、揮發損失少等優點，近年來應用廣泛。消解試劑分為酸體系和堿體系，后者用于六價鉻的前處理。浸出液消解方法類似于水質測定，采用硝酸消解；污染物總量測定多采用混合酸進行消解。消解之后再經離心或過濾處理，調節試液容積后可用于測試。

2.2 干擾問題

所有分析都可能存在干擾問題，尤其金屬元素的測定，干擾因素較多，但只要嚴格按規范操作就能夠消除干擾。不同分析方法的干擾形式不同，例如ICP-MS干擾形式有質譜型和非質譜型干擾兩類。前者包括同位素重疊干擾、多原子離子重疊干擾等；后者包括基體抑制干擾、空間電荷效應干擾等。利用干擾校正方程可消除質譜型干擾，利用內標法、標準加入法可抑制非質譜型干擾。

3 固廢重金屬含量實驗室測定案例

下面以ICP-MS檢測污水廠污泥重金屬含量為例，介紹重金屬檢測方法應用。

3.1 實驗方法

污泥風干、破碎，過100目尼龍篩。微波消解儀為MARX型，工作條件為10min升溫至175℃，并保持20min，消解用酸為硝酸-鹽酸-氫氟酸-雙氧水體系（4mL+1mL+1mL+1mL）[5]。消解后150℃趕酸近干，冷卻后以純水定容至50mL。按HJ 766-2015方法進行試驗，同時做空白試驗。ICP-MS型號為Agilent 7500CE，射頻功率為1500W，標準氬氣模式，采用干擾校正方程消除質譜型干擾。

3.2 結果與討論

實驗結果見表1。

由表1可見，回收率在82.9%～112%之間，滿足規范關于加標回收率75%～125%的要求，精密度在5.7%～11.5%之間，可滿足檢測要求。可見ICP-MS測定固體廢棄物重金屬含量具有高效、快速、精密度高的特點，適合多元素同時測定。

表1 固體廢棄物分析結果

4 結語

固體廢棄物污染防治已成為環境保護工作的重心，環保部從2015年起就將其從國家環境狀況公報中分離出來成為單獨的環境防治年報。固廢污染因素是多方面的，重金屬污染特征決定了防治的難度，加強重金屬監測無疑具有重要的意義。重金屬檢測方法多，這就需要根據環境質量要求選擇最適宜的方法，本文粗淺地分析了各種方法，期許與同仁切磋，不當之處還望斧正。

[1]陶建格.中國環境固體廢棄物污染現狀與治理研究[J].環境科學與管理，2012,37(11)：1-5.

[2]張金蓮，丁疆峰，盧桂寧，等.廣東清遠電子垃圾拆解區農田土壤重金屬污染評價[J].環境科學，2015,36(7)：2633-2640.

[3]劉育辰，王莉淋，伍鈞，等.四川城市生活垃圾重金屬污染狀況及來源分析[J].環境工程學報，2015,9(12)：6010-6018.

[4]姚振興，辛曉東，司維，等.重金屬檢測方法的研究進展[J].分析測試技術與儀器，2011,17(1)：29-35.

[5]宣肇菲，胡躍城，褚春瑩.試樣微波助溶-電感耦合等離子體質譜法測定固體廢物中17種元素的含量[J].理化檢驗-化學分冊，2016,52(11)：1257-1261.