固体废弃物中重金属含量的实验室测定

邓静文 樊惠玲（广州市番禺区环境监测站，广东广州511483）

固体废弃物中重金属含量的实验室测定

邓静文 樊惠玲（广州市番禺区环境监测站，广东广州511483）

固体废弃物往往成为其他污染的源头，尤其重金属污染不能降解，这就对固体废弃物的环境管理和监测提出了更高的要求，因此本文阐述了固体废弃物重金属含量的实验室测定方法。

重金属含量；测定；固体废弃物

固体废弃物（简称固废）是指生产、生活及其他活动中产生的固态、半固态废弃物，包括生活垃圾、工业废弃物、农业废弃物等。根据环保部发布的《2016年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》统计，2015年全国246个大、中城市一般工业固体废物产生量为19.1亿吨，生活垃圾产生量约为18564.0万吨。由于我国固废治理水平较低，固废已成为环境的主要污染源之一，污染了大气环境、水环境和土壤环境，并影响生活环境卫生[1]。重金属是固体废弃物中的污染成分，无论工业废弃物[2]，还是生活垃圾[3]，重金属污染都是不容忽视的因素。与有机污染物相比，重金属不易降解，长期滞留于环境中，并通过食物链富集，对人体健康产生严重危害，导致癌变、畸变和突变，因而加强固体废弃物重金属的检测意义重大。鉴此，本文对固体废弃物中重金属含量的实验室测定进行了探讨。

1 重金属含量的测定方法

1.1 重金属检测的方法

重金属是指密度大于5g/cm3的金属，主要包括金、银、铜、铅、镍、钴、钼、镉、铬、汞、砷等45种元素，其中铅、镉、铬、汞、砷等重金属对人体危害较大，如汞污染导致水俣病，镉污染造成骨痛病，铅污染形成高血铅等。目前，重金属检测方法主要有原子荧光光度法（AFS）、原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、电感耦合等离子发射光谱法（ICPOES）、X射线荧光光谱法（XRF）、紫外可见分光光度法（UVVis）、高效液相色谱法（HPLC）、电化学分析法、化学滴定法、酶分析法、生物传感器法、免疫分析法等[4]。

1.2 固废重金属含量实验室测定的方法

固废实验室的测定方法包括电感耦合等离子发射光谱法（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、石墨炉原子吸收光谱法（GF-AAS）、火焰原子吸收光谱法（FAAS）、原子荧光法（AFS）、分光光度法、化学滴定法等，其依据如下：《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007）附录A～E；《固体废物总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 749-2015）；《固体废物总铬的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（HJ 750-2015）；《固体废物镍和铜的测定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 751-2015）；《固体废物铍镍铜和钼的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（HJ 752-2015）；《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》（HJ 766-2015）；《固体废物22种金属元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 781-2016）；《固体废物铅、锌和镉的测定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 786-2016）；《固体废物铅和镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（HJ 787-2016）；《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.1-1995）；《固体废物铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.2-1995）；《固体废物砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法》（GB/T 15555.3-1995）；《固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.4-1995）；《固体废物总铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB/T 15555.5-1995）；《固体废物总铬的测定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.6-1995）；《固体废物六价铬的测定硫酸亚铁铵滴定法》（GB/T 15555.7-1995）；《固体废物总铬的测定硫酸亚铁铵滴定法》（GB/T 15555.8-1995）；《固体废物镍的测定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.9-1995）；《固体废物镍的测定丁二酮肟分光光度法》（GB/T 15555.10-1995）等。

1.3 固废重金属含量检测方法的选择

检测方法的选择应根据仪器条件、固废重金属含量、待检元素等因素确定。例如硫酸亚铁铵滴定法测定总铬要求固废浸出液浓度高于1mg/L才能测得出，仪器分析则可测定较低浓度，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最低测定浓度为2.8μg/L。但仪器分析用于高浓度浸出液检测时，需要稀释水样，这样也会产生稀释误差，所以合理的做法是根据浸出液浓度范围尽量选择可直接测定的方法。仪器分析方法中，通常FAAS、GF-AAS一次只能测定一种元素，AFS可同时测定四种元素，分光光度法采用特定显色剂及双波长或三波长也可同时测定多个元素，但元素之间有干扰，多用于人工合成样的检测，因此需要同时检测多个元素最好采用ICP-OES或ICP-MS法。

2 重金属含量测定中需注意的问题

2.1 制样与前处理问题

固废采样和制样须按照《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T 298-2007）、《工业固体废物采样制样技术规范》（HJ/T20-1998）规定的程序进行操作。采样之后要经过风干、破碎、筛分、混合、缩分等程序。固废试样分为浸出液试样和污染物总量试样。浸出液试样用于评价危险废物的浸出毒性，尤其是对水环境的污染。目前，浸出方法有四种，分别是两种酸浸法及翻转法、水平振荡法。酸浸法采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）、《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T 300-2007）标准，适用于固废及再利用产物中有机、无机物的浸出毒性鉴别。翻转法采用《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》（GB 5086.1-1997）标准，适用于除氰化物、硫化物之外的无机污染物的浸出毒性的鉴别。水平振荡法采用《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ 557-2010）标准，适用于评估受到地表水或地下水浸沥的固废中除氰化物、硫化物之外的无机污染物的浸出风险。污染物总量粒径没有统一规定，我国标准大都要求过100目尼龙筛。前处理主要是消解，分为微波消解和电热板消解，微波消解具有快速、试剂用量少、挥发损失少等优点，近年来应用广泛。消解试剂分为酸体系和碱体系，后者用于六价铬的前处理。浸出液消解方法类似于水质测定，采用硝酸消解；污染物总量测定多采用混合酸进行消解。消解之后再经离心或过滤处理，调节试液容积后可用于测试。

2.2 干扰问题

所有分析都可能存在干扰问题，尤其金属元素的测定，干扰因素较多，但只要严格按规范操作就能够消除干扰。不同分析方法的干扰形式不同，例如ICP-MS干扰形式有质谱型和非质谱型干扰两类。前者包括同位素重叠干扰、多原子离子重叠干扰等；后者包括基体抑制干扰、空间电荷效应干扰等。利用干扰校正方程可消除质谱型干扰，利用内标法、标准加入法可抑制非质谱型干扰。

3 固废重金属含量实验室测定案例

下面以ICP-MS检测污水厂污泥重金属含量为例，介绍重金属检测方法应用。

3.1 实验方法

污泥风干、破碎，过100目尼龙筛。微波消解仪为MARX型，工作条件为10min升温至175℃，并保持20min，消解用酸为硝酸-盐酸-氢氟酸-双氧水体系（4mL+1mL+1mL+1mL）[5]。消解后150℃赶酸近干，冷却后以纯水定容至50mL。按HJ 766-2015方法进行试验，同时做空白试验。ICP-MS型号为Agilent 7500CE，射频功率为1500W，标准氩气模式，采用干扰校正方程消除质谱型干扰。

3.2 结果与讨论

实验结果见表1。

由表1可见，回收率在82.9%～112%之间，满足规范关于加标回收率75%～125%的要求，精密度在5.7%～11.5%之间，可满足检测要求。可见ICP-MS测定固体废弃物重金属含量具有高效、快速、精密度高的特点，适合多元素同时测定。

表1 固体废弃物分析结果

4 结语

固体废弃物污染防治已成为环境保护工作的重心，环保部从2015年起就将其从国家环境状况公报中分离出来成为单独的环境防治年报。固废污染因素是多方面的，重金属污染特征决定了防治的难度，加强重金属监测无疑具有重要的意义。重金属检测方法多，这就需要根据环境质量要求选择最适宜的方法，本文粗浅地分析了各种方法，期许与同仁切磋，不当之处还望斧正。

[1]陶建格.中国环境固体废弃物污染现状与治理研究[J].环境科学与管理，2012,37(11)：1-5.

[2]张金莲，丁疆峰，卢桂宁，等.广东清远电子垃圾拆解区农田土壤重金属污染评价[J].环境科学，2015,36(7)：2633-2640.

[3]刘育辰，王莉淋，伍钧，等.四川城市生活垃圾重金属污染状况及来源分析[J].环境工程学报，2015,9(12)：6010-6018.

[4]姚振兴，辛晓东，司维，等.重金属检测方法的研究进展[J].分析测试技术与仪器，2011,17(1)：29-35.

[5]宣肇菲，胡跃城，褚春莹.试样微波助溶-电感耦合等离子体质谱法测定固体废物中17种元素的含量[J].理化检验-化学分册，2016,52(11)：1257-1261.