土壤中三价铬和六价铬检测方案(气相色谱仪)

29001Thermo Fisher Scientific，San Jose， CA USA is ISO Certified.S CIENTIFICPart of Thermo Fisher Scientific 关键词：快速溶剂萃取；离子色谱；；三价铬；六价铬 Key words： Accelerated Solvent Extraction； lon Chromatography； TrivalentChromium； Hexavalent Chromium 引言 铬元素在自然界主要以三价铬Cr(Ⅲ)和六价铬Cr(Ⅵ)的形式存在。三价铬是人体的一种必需微量元素，在正常食品补给剂量下，三价铬是无毒的，但较高剂量的三价铬仍表现出细胞毒性反应。而六价铬由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，毒害很大，被确认有致癌作用。六价铬化合物广泛应用于制革、冶金、纺织品生产、印染及镀铬等行业。目前各行业均对六价铬进行限量，如2009年欧洲玩具指令(2009/48/EC)中规定了三价铬和六价铬在各种玩具中的限量，三价铬和六价铬的限量最低达到了9.4mg/Kg和0.005mg/Kg。 由于三价铬和六价铬一定条件下可以相互转化，并且三价铬六价介都具有一定毒性，因此同时检测三价铬和六价铬的含量更具有重要意义。戴安公司TN24报道了三价铬和六价铬同时检测的方法：对三价铬和六价铬分别进行柱前和柱后衍生，采用紫外检测器于335nm和530nm对三价铬和六价铬进行检测。本方法对TN24方法进行改进，在检测三价铬时，不泵入柱后衍生剂，降低背景噪音，提高三价铬的检出限；同时采用快速溶剂萃取ASE对三价铬和六价铬同时萃取，并达到对三价铬进行柱前衍生的目的，萃取液可以直接进行离子色谱分析，达到简单，快速检测的目的。该方法已成功的用于测定土壤、固体废弃物、皮革、纺织品、塑料及橡胶等样品中的三价铬及六价铬，具有良好的灵敏度及加标回收率。 样品前处理： 土壤样品于50℃烘箱烘干，采用粉碎机粉碎；固体废弃物采用粉石机磨碎成细小颗粒；皮革样品，纺织品样品用剪刀剪成0.2cm×0.2cm大小的碎片；塑料样品和橡胶冷冻粉碎。取样品10g，加入石英砂适量，混合均匀，Jy转至底层垫有玻璃纤维素膜的萃取池(Zr，66mL)中，快速溶剂萃取，用萃取液定容至100mL，过0.45um滤膜，待IC分析。 仪器： ASE350 萃取溶剂：2mmol/L PDCA、2mmol/L KI、100mmol/L NHAC、2.8mmol/L LiOH 温度：100℃ 静态萃取时间：5min 循环次数：2次 冲洗体积：60% 吹扫时间：90s 萃取池： Zr66mL 总时间消耗：18min 仪器： Dionex ICS1600； Dionex AXP pump； DionexVWD3000； Dionex 375pL编结反应管 色谱柱： lonPac CS5A(4mm×250mm)分析柱，lonPac CG5A (4mmx50mm)保护柱 淋洗液：2mmol/L PDCA、2mmol/L KI、100mmol/LNHAC、2.8mmol/L LiOH。 衍生试剂： 2mmol/L DPC、10%甲醇(V：V)、2.5%硫酸(V：V)。 淋洗液流速：1mL/min； 柱后衍生泵开启时间： 6min 衍生液流速：0.5mL/min 进样量：250pL 离子色谱条件选择 根据TN24，柱后淋洗液全程与柱后衍生试剂进行混合，使得背景噪音升高，三价铬的检测灵敏度降低。据报道的，三价铬的检出限为23.3pg/L。本方法为提高三价铬的检出限，采用在检测三价铬的时候，不泵入柱后衍生试剂，而在检测六价铬的时候，泵入柱后衍生试剂对六价进行衍生。为使六价铬检测时柱后衍生试剂与柱后淋洗液混合均与且压力稳定，需要使三价铬和六价铬保留时间间隔拉长。在TN24中，采用2mM PDCA， 2mMNa2HPO4， 10mM Nal， 50mM CH，CO，NH和2.8mMLiOH作为淋洗液。其中KI主要起淋洗作用，本实验适当降低KI浓度，可使三价铬和六价铬保留时间间隔拉长。同时本实验采用NHAC和LiOH调整pH值至6.70-6.80之间，以便于两种形态的铬的分离和检测。经过试验调整，本方法最终采用淋洗液为：2mmol/L PDCA、2mmol/LKI、100mmol/L NHAC、2.8mmol/L LiOH。 比较柱后衍生液流速0.2mL/min、0.3mL/min、0.4mL/min和0.5mL/min，发现在六价铬在高浓度的情况下，流速对衍生影响不大，而当六价铬浓度较低时，较高流速的衍生液能够获得的更高的检测信号，本实验使用0.5mL/min作为柱后衍生试剂的流速。同时比较反应管(375pL和750pL)和柱后反应温度(20℃、30℃和40℃)对六价铬衍生的影响，发现反应管的体积及反应温度对衍生无明显影响。所以本方法采用375uL和30℃作为反应管的体积和柱后反应温度。 ASE条件优化 对三价铬和六价铬同时检测，六价铬采用柱后衍生，而三价铬需要柱前衍生，即在进样前就和衍生试剂DPCA生成稳定的络合物。在TN24中采用加热煮沸的方法将三价铬和DPCA进行衍生。本方法采用ASE对同时对三价铬和六价铬进行提取，在萃取液中加入衍生试剂，同时达到对三价铬柱前衍生的目的。据文献报道，嘧啶二羧酸铬(PDCA)在加热煮沸的情况下与Cr(Ⅲ)产生的络合物在335nm处有紫外吸收。结合IC分析条件，采用IC淋洗液(2mmol/L PDCA、2mmol/L KI、100mmol/L NHAC、2.8mmol/L LiOH) 作为ASE的萃取剂，提取完成后冷却，用萃取液定容至指定体积即可直接分析，省去了调节pH等繁琐过程。其他ASE条件为：100℃作为提取温 度，静态萃取时间为5min，循环2次。 ASE萃取池选择 ASE具有不锈钢萃取池(SST)和锆合金萃取池(Zr)两种材质的萃取池，为考察不同材质萃取池中空白值大小，分别对不锈钢萃取池和锆合金萃取池做空白试验。当采用不锈钢萃取池做空白试验时，萃取液呈现出微红色，经检测检测，不锈钢萃取池中萃取出30ng/ml左右的三价铬，未检测出六价铬(图1)。反复萃取，三价铬含量呈无规律变化，不适合作为三价铬六价铬的萃取。而采用锆合金萃取池做空白实验时，未检测出三价铬及六价铬，反复萃取，均未检测出三价铬和六价铬。所以本实验需采用锆合金萃取池作为ASE的萃取池。 图1.不锈钢萃取池和锆合金空白色谱图(1：不锈钢萃取池；2：锆合金萃取池) 为防止三价铬和六价在ASE萃取过程中发生相互转化，分别对三价铬和六价铬做转化试验。于空白样品中单独三价铬和六价铬标样，发现三价铬的加标回收率达到99%以上，而六价铬的加标回收也达到了97%。说明三价铬和六价铬在ASE萃取过程中未发生相互转化。 图2.三价铬转化实验色谱图 图3.六价铬转化试验色谱图 线性、检出限及加标回收率 本方法对三价铬和六价铬的仪器检出限(S/N=3)分别为：5ng/mL和0.5ng/mL，分别在50ng/mL-1000ng/mL和5-100ng/mL呈现良好的线性关系，现行方程分别为： Y=0.0038X-0.0021和Y=0.0568-0.0152，线性相关系数分别为：0.9997和0.9992。 准确称取样品10g，加入一定量浓度的三价铬和六价铬混合标准溶液，按“1.3”节对样品进行处理，并按“1.4”节色谱条件进行测定，计算回收率，结果见表 1，三价铬和六价铬的回收率范围分别为90.5%-98.3%和 97.4%-101.2%，RSD分别为3.1%-4.5%和1.9%-3.1%。 表1.加标回收率结果(n=3) NO. Cr (Ⅲ) Added Cr(IV))Added Cr(Ⅲ) Recovery RSD相对 Cr (ⅣV) Recovery RSD相对 序号 Cr(ⅢI)加标量 Cr(ⅣV) 加标量 Cr(Ⅲ)回收率 标准偏差 Cr (ⅣV) 回收率 标准偏差 ng/mL ng/mL % % % % 1 50.0 5.0 90.5 4.5 97.4 3.1 2 100.0 10.0 95.7 3.7 99.5 2.2 3 500.0 50.0 98.3 3.1 101.2 1.9 采用本方法对土壤、固体废弃物、皮革、纺织品、塑料和橡胶进行分析检测。取样品若干，与石英砂混合均与，倒入事先垫有玻璃素膜的萃取池中，进行ASE萃取，将萃取液用萃取溶剂定容后，进行离子色谱分析。实验结果见表2。 图4.标准样品色谱图 ( Cr (Ⅲ) 100pg/L， Cr (Ⅵ)10ug/L) 图5.样品及样品加标色谱图 (加标量： Cr(Ⅲ)100pg/L， Cr (V) 10pg/L) 样品 Cr (ⅢI) /ug/g Cr(Ⅵ) /pg/g 土壤 0.182 BLD 固体废弃物 0.103 BLD 皮革 213 0.596 纺织品 3.10 BLD 塑料 0.095 BLD 橡胶 0.186 BLD BLD：低于检出限 总结 通过对各种基质样品加标回收试验及稳定性试验等，证明本方法可用于三价铬和六价铬的同时萃取分离分析，并具有简单，快速，灵敏度高等特点。 ( [1]李静，王雨，陈华宝等.牛奶中三价铬和六价铬的 同时提取和检测方法[J].食品科学，2010，31(10)： 250-253. ) ( [2 ] Dionex Technical Note 24_V15离子色谱法测定铬 ) thermoscientific.com C 2012 Thermo Fisher Scientific Inc. All rights reserved. All trademarks are the property of Thermo Fisher Scientific Inc. and itssubsidiaries. Specifications， terms and pricing are subject to change. Not all products are available in all countries. Please consult your local sales representative for details. 上海 北京 免费服务热线：上海浦东新金桥路27号6号楼 北京东城区安定门东大街28号 8008105118邮编：201206 雍和大厦西楼F座7层702-715室 4006505118电话：021-68654588 邮编：100007传真：021-64457830 电话：010-84193588传真：010-88370548   铬元素在自然界主要以三价铬Cr（Ⅲ）和六价铬Cr（Ⅵ）的形式存在。三价铬是人体的一种必需微量元素，在正常食品补给剂量下，三价铬是无毒的，但较高剂量的三价铬仍表现出细胞毒性反应。而六价铬由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，毒害很大，被确认有致癌作用[1]。六价铬化合物广泛应用于制革、冶金、纺织品生产、印染及镀铬等行业。目前各行业均对六价铬进行限量，如2009年欧洲玩具指令（2009/48/EC）中规定了三价铬和六价铬在各种玩具中的限量，三价铬和六价铬的限量最低达到了9.4 mg/Kg和0.005 mg/Kg。  由于三价铬和六价铬一定条件下可以相互转化，并且三价铬六价铬都具有一定毒性，因此同时检测三价铬和六价铬的含量更具有重要意义。戴安公司TN24报道了三价铬和六价铬同时检测的方法：对三价铬和六价铬分别进行柱前和柱后衍生，采用紫外检测器于335 nm和530 nm对三价铬和六价铬进行检测[2]。本方法对TN24方法进行改进，在检测三价铬时，不泵入柱后衍生剂，降低背景噪音，提高三价铬的检出限；同时采用快速溶剂萃取ASE对三价铬和六价铬同时萃取，并达到对三价铬进行柱前衍生的目的，萃取液可以直接进行离子色谱分析，达到简单，快速检测的目的。该方法已成功的用于测定土壤、固体废弃物、皮革、纺织品、塑料及橡胶等样品中的三价铬及六价铬，具有良好的灵敏度及加标回收率。