- 饮用水中铬元素形态分析
由于铬在镀铬、染料制造、木材和皮革材料防腐等工业上有广泛应用,因此环境样品中的铬浓度需要常规监测。美国 EPA和欧盟均在各自的饮用水指令中规定了铬的最高可接受浓度。
与许多其他的痕量元素相似,铬(Cr)通常存在多种化学形式,各自具有不同的化学性质和行为(如生物利用度和毒性等)。对于铬而言,Cr(III)是人体必需的元素,参与人体多种化学反应,而Cr(VI)则有剧毒。因此,饮用水样本中的总铬含量并不能提供足够的信息来评估对接触到该水源人口的潜在危害。
为了获得这一关键信息,就需要开展进一步的形态分析来确定样本中不同形态铬的含量。但是,铬的形态分析具有一定难度,因为不同形态的铬的稳定性很容易受到样本采集和处理条件的影响。例如,低pH值环境由于提高了氧化还原电位,可能会导致Cr(VI)被还原为Cr(III),高pH值则可能会导致Cr(III)沉淀为Cr2(OH)3。采用ICP-MS对铬进行精确形态分析的另一难点在于Cr的最大丰度同位素存在多种光谱干扰(例如35Cl16O1H+或40Ar12C+),如52Cr。
赛默飞建立了ICS-1100与 iCAP Qc 联用方法,采用高纯度硝酸作为流动相,能对水样中Cr(III)和Cr(VI)进行快速、可靠的形态分析,无需预处理步骤。Dionex AG-7色柱短小而高效,能够在150秒内完成两种铬形态的完全分离,极大提高了常规水样分析的样品通量。
- 仪器与参数
Thermo Scientific iCAP Qc ICPMS等离子体质谱仪
使用Thermo Scientific iCAP Qc ICP-MS作为高性能元素检测器,检测从ICS-1100洗脱的铬。由于Thermo ScientificQCell碰撞池使用了Flatapole技术,能够有效抑制质谱干扰,同时又能保持监测痕量金属的高灵敏度。
Thermo Scientific ICS1100离子色谱系统
本方法使用Thermo Scientific Dionex AG-7阴离子交换柱(2×50 mm)分离两种铬。该交换柱能够在不到三分钟时间内将两种铬完全分离。
- 样品前处理方法
稀释市售的储备溶液(1000 μg/mL)制备日常工作标准液,用0.1 mol/L硝酸铵溶液将每份标准溶液的pH值调为4。PFA瓶事先以高纯度硝酸冲洗后收集饮用水。饮用水可以不经稀释或调整pH值直接进行分析,使得样品的元素形态保持不变。
- 结果与讨论
测定结果和回收率测定
采用0.2 (a), 0.3 (b) 0.4 (c) mol/L硝酸作为流动相获得的Cr(III)和Cr(VI)色谱图
对每种铬形态在0.75 ng/g到15 ng/g之间的范围进行了线性校准,得到CrIII和CrVI的校准曲线
重复性测试:将浓度为5 ng/g的两种铬的混合物多次注入IC系统中,持续2.5小时(共20次进样)。结果,保留时间稳定性<1.5%峰面积稳定性<0.3%。