PM2.5中Cr(Ⅵ)的采集与分析方法优化研究

环境空气中的六价铬〔Cr(Ⅵ)〕对人体健康及生态环境有较大影响,但由于测量大气中Cr(Ⅵ)有诸多困难,目前国内对Cr(Ⅵ)浓度的观测相对较少. 为建立可靠、灵敏度高的大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的检测方法,构建了基于离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用(IC-ICP-MS)分析Cr(Ⅵ)的方法,并对PM_2.5中Cr(Ⅵ)的采样与提取方法进行了优化,同时应用该方法在北京市进行了样品采集与分析. 结果表明:①样品采集前,为了降低空白滤膜中Cr背景值,滤膜的预处理优化方式为将滤膜浸泡在10%的硝酸溶液中约10 h,超纯水冲洗后在0.12 mol/L碳酸氢钠溶液中浸泡约10 h;在样品提取过程中,将超声温度维持在25 ℃以下,且保证采样后样品保存时间少于29 d,能有效提高样品回收率. ②对IC-ICP-MS测定大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的方法进行优化后,其检出限为0.001 5 ng/m3,加标回收率为92.8%,精确度为7.8%,较离子色谱法检出时间更短、检出限更低,能准确测定环境空气PM_2.5中的ρ〔Cr(Ⅵ)〕. ③基于采集到的样品分析表明,北京市PM_2.5中ρ〔Cr(Ⅵ)〕平均值为(0.095±0.104)ng/m3. 研究显示,构建的IC-ICP-MS方法对Cr(Ⅵ)的检出限(0.001 5 ng/m3)低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》中Cr(Ⅵ)的参考限值(0.025 ng/m3),且在环境空气中具有较好的稳定性,满足国内环境空气中Cr(Ⅵ)的测定需求.      

分光光度法测定地下水中六价铬的不确定度评定

对二苯碳酰二肼分光光度法测地下水中六价铬的不确定度来源进行分析、计算和合成,标准曲线的不确定度采用线性双误差拟合。地下水样品测定结果表明,影响测定结果的不确定度因素主要来源于六价铬标准系列溶液配制和样品的重复测定,对地下水样品中六价铬测定的不确定度作了评估。     

碱融-电感耦合等离子体法测定大气颗粒物膜中铝、硅的含量研究

铝(Al)和硅(Si)作为颗粒物源分析的指示性元素,不易被酸消解出来,需采用碱融法进行前处理.样品膜于99.9％纯度银坩埚中灰化后用氢氧化钠融熔,酸溶液提取,将被测元素转化为可溶性盐.此种前处理方式可解决大气颗粒物滤膜中Al、Si易产生的溶解不完全等问题.当采样体积为150 m3,试样定容体积为50.0mL时,本方法所计算出的Al、Si元素的检出限分别为0.096 μg/m3、0.123 μg/m3,加标回收率在87.2％～105％之间,可以满足测定准确的需要,且设备简单,操作简便,适合批量样品的测定.     

固相萃取柱净化-液相色谱法测定大气中多环芳烃

建立以乙腈-水为流动相,高效液相色谱法测定大气颗粒物中16种优控多环芳烃化合物的方法.用玻璃纤维滤膜采集大气颗粒物,以二氯甲烷为溶剂,超声波提取样品,提取液过滤经溶剂转换后在C18硅胶柱上分离净化,洗脱液经氩气吹干浓缩后用乙腈定容,用乙腈-水作流动相进行高效液相色谱梯度洗脱分离,荧光检测器变波长程序检测.通过实验优化了16种多环芳烃化合物的分离和测定条件.16种PAH检测限为0.023～0.45 μg/L,日内(n=5)和日间(n=5)相对标准偏差分别为小于1.20%和小于2.3%.该法具有快速、灵敏、准确、重现性好的优点,适合于大气中痕量多环芳烃的测定.     

二苯碳酰二肼分光光度法测定水中六价格样品预处理方法的改进

本文对二苯碳酰二肼分光光度法测定地表水及工业废水中六价铬的样品预处理方法提出了改进措施。改进方法准、快、筒、省，符合环境监测分析要求。用该方法对样品进行预处理后分析，其结果与文献[1]一致。     

固体样品六价铬的检测比对和验证

采用碱溶液提取/火焰原子吸收法(HJ 687—2014《固体废物六价铬的测定 碱消解/火焰原子吸收分光光度法》和HJ 1082—2019《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》)测定了固体废物和土壤样品中六价铬含量,比对和验证了2种方法实验流程、分析方法性能及不确定度评定结果。结果表明:HJ 687—2014的方法检出限相对较高,不适合测定浓度较低的土壤;HJ 1082—2019要求按照试样制备的步骤配置工作曲线,考虑了基体干扰的影响。HJ 687—2014的检出限为0.28 mg/kg,相对标准偏差为0.69%~0.93%,样品加标回收率为95.7%~97.2%;HJ 1082—2019的检出限为0.17 mg/kg,相对标准偏差为0.6%~3.0%,样品加标回收率为76.0%~83.1%。对于同一实际样品,2种方法的测定结果相近,HJ 687—2014和HJ 1082—2019的测定结果分别为(48.1±4.2),(46.6±5.4) mg/kg。比对发现,影响HJ 687—2014和HJ 1082—2019不确定度的最主要环节分别为曲线拟合和样品消解。     

微波消解火焰原子吸收光谱法测定土壤中六价铬

目前用于土壤中六价铬检测的提取方法较为单一,一般是使用HJ 1082—2019《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》中提到的碱溶液提取法. 但该方法在进行大批量土壤检测时存在耗时长、试剂用量大、温度不易控制等问题. 因此,建立高效、准确的土壤中六价铬测试方法,对开展土壤中六价铬污染风险评价及修复工作具有十分重要的意义. 本研究提出了微波消解火焰原子吸收光谱法,用于快速、准确测试土壤中六价铬. 通过开展提取剂组成与用量、微波消解方式、消解液过滤及pH调整等参数优化研究,确定了土壤中六价铬提取与测试的优化条件:消解液组成为碱性提取液20 mL、氯化镁100 mg、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液0.2 mL,3次微波消解,消解液用中速定量滤纸过滤,待测液pH调节至7.0~8.0. 在优化条件下,土壤六价铬的有证标准样品的测量结果均在标准值范围内,土壤基体加标回收率为85.5%~88.7%,相对标准偏差为7.6%~8.0%. 与HJ 1082—2019相比,本文建立的微波消解火焰原子吸收光谱法更适用于大批量土壤样品的六价铬检测分析,所采用的微波消解技术,操作相对简单、提取效率较高,易于在不同种类实验室中普及和推广,可为土壤中六价铬的快速准确检测提供技术支持和方法补充.      

气相色谱法测定环境空气中的邻二氟苯

采用活性炭采样管可富集环境空气中的邻二氟苯,以二硫化碳作为洗脱剂,使用毛细管柱气相色谱法进行测定,相对偏差小于5%,方法的回收率为97%.相关系数为0.999 4,当采集体积为20 L、进样量为1 μL时,最低检出限为0.01 mg/m3.该法也适合污染源排放邻二氟苯废气的测定.      

搅拌棒吸附-热脱附-气相色谱质谱法（SBSE-TD-GCMS）分析环境空气中的多环芳烃（PAHs）

以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为被动大气采样吸附剂,建立了搅拌棒吸附-热脱附-气相色谱质谱法(SBSE-TD-GCMS)分析环境空气中16种多环芳烃(PAHs)的方法.结果表明,16种PAHs的检出限(LOD)范围为0.06～3.00 pg,回收率为75%～136%,标准曲线线性关系良好(R²>0.99),日内重复性和日间重复性的相对标准偏差(RSD)分别为<7.1%和<17%.茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝的脱附残留为21%～24%,其余13种PAHs脱附残留<13%.用建立的方法分析了室外空气样品和从汽车上采集的空气样品中的PAHs.结果发现,室外空气样品中全部检出PAHs,采样时间为4 d的样品中16种PAHs含量为0.058～52.3 ng.11种PAHs的吸附量与采样时间线性相关.对于行驶的汽车中的样品,车窗外和排气管处的Σ₁₆PAHs(16种PAHs的和)含量分别为车内的2.5倍和2.1倍.     

化妆品中邻苯二甲酸酯类环境激素检测方法研究

建立了用高效液相色谱法测定化妆品中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)3种邻苯二甲酸酯类环境激素的方法。样品用甲醇超声提取、高速离心、0.45μm有机相滤膜过滤。色谱条件选择流动相组成为甲醇-水(85∶15,v/v),紫外检测器波长为224nm。回收率在98.1%～99.8%之间,相对标准偏差RSD在0.78%～1.5%之间,最低检出限在0.48～0.91μg/L之间,相关系数均>0.998。该方法简便易行,可作为化妆品中邻苯二甲酸酯类的测定。     

Bio-immobilization and recovery of chromium using a denitrifying biofilm system: Identification of reaction zone, binding forms and end products

Chromium is an important resource in strategic metals. Different from most studies focusing on the bio-reduction of hexavalent chromium [Cr(VI)], this study aims to achieve the immobilization and recovery of chromium using a sequencing batch biofilm reactor. Results showed that Cr(VI) removal efficiency remained more than 99%, and 97% of reduced Cr(III) was immobilized in the biofilm. Immobilization zone, chromium forms and extracellular polymeric substances composition changes were combined to reveal the mechanism of Cr(VI) reduction and immobilization. The chromium distribution in biofilm demonstrated that intercellular layer was the main active zone with an immobilization amount of 891.70±126.32 mg/g-VSS. The reduced products analysis confirmed that trivalent chromium [Cr(III)] chelated with carboxyl, amino and other functional groups and immobilized in the form of organic Cr(III). The digestion method realized a chromium recovery efficiency of 74.59%. This study provides an alternative method for the bioremediation and resources recovery in chromium polluted wastewater.     

Isolation of Cr(VI) reducing bacteria from industrial e uents and their potential use in bioremediation of chromium containing wastewater

The present study is aimed at assessing the ability of Bacillus sp.JDM-2-1 and Staphylococcus capitis to reduce hexavalent chromium into its trivalent form.Bacillus sp.JDM-2-1 could tolerate Cr(Ⅵ) (4800 μg/mL) and S.capitis could tolerate Cr(Ⅵ) (2800 μg/mL).Both organisms were able to resist Cd2+ (50 μg/mL),Cu2+ (200 μg/mL),Pb2+ (800 μg/mL),Hg2+ (50 μg/mL) and Ni2+ (4000 μg/mL).S.capitis resisted Zn2+ at 700 μg/mL while Bacillus sp.JDM-2-1 only showed resistance up to 50 μg/mL.Bacillus sp.JDM-2-1 and S.capitis showed optimum growth at pH 6 and 7,respectively,while both bacteria showed optimum growth at 37℃.Bacillus sp.JDM-2-1 and S.capitis could reduce 85% and 81% of hexavalent chromium from the medium after 96 h and were also capable of reducing hexavalent chromium 86% and 89%,respectively,from the industrial effluents after 144 h.Cell free extracts of Bacillus sp.JDM-2-1 and S.capitis showed reduction of 83% and 70% at concentration of 10 μg Cr(Ⅵ)/mL,respectively.The presence of an induced protein having molecular weight around 25 kDa in the presence of chromium points out a possible role of this protein in chromium reduction.The bacterial isolates can be exploited for bioremediation of hexavalent chromium containing wastes,since they seem to have the potential to reduce the toxic hexavalent form to its nontoxic trivalent form.     

阴极pH控制对电动修复Cr(Ⅵ)污染高岭土影响研究

试验选用重铬酸钾作为污染物,配制高岭土中Cr(Ⅵ)初始质量分数为100mg/kg和500mg/kg。试验研究了对阴极电解产生的OH-的控制对电动修复效率的影响以及不同的控制方式对电动修复效率的影响。试验结果表明:对阴极电解产生的pH进行控制可以明显提高Cr(Ⅵ)去除效率;多种控制方式中,以盐酸的中和控制最为有效,可使去除效率达到90.8%,但引起的土壤酸化问题应当进一步进行研究。     

铅和铬污染包气带及再释放规律的实验研究

利用有机玻璃柱模拟包气带,研究了Pb2+和Cr6+在污染包气带时的迁移转化规律,以及雨水淋洗受污染包气带中重金属再释放规律.结果表明:包气带受重金属污染过程中,铅和铬在粗砂包气带中的迁移速率分别为7.25cm/d和0.4cm/d,远大于其在细砂包气带中的迁移速率4.46cm/d和0.36cm/d,且Cr2O72-形式存在的六价铬在包气带中的迁移速率比的铅离子迁移速率大10倍以上;在模拟实验中,溶液在通过包气带区域时六价铬还原为三价铬的反应很弱,通过包气带的水样中三价铬未检出,并且包气带介质中三价铬含量(0.006mg/kg)几乎为零;雨水淋洗铬和铅污染的粗砂和细砂包气带模拟研究中铅淋洗溶出率为0.056%和0.112%,铬淋洗溶出率为62.33%和40.36%.因此,Cr2O72-在砂质包气带中的迁移性很强且容易从介质表面淋洗去除,而铅在介质中的迁移性较差且很难从介质中淋洗去除掉.     

浙江近岸海域海水和沉积物中铬形态分布特征研究

本研究在浙江近岸4个海域开展同步采样和观测,分析海水和沉积物中铬（Cr）形态分布特征。结果表明,表层海水总Cr浓度范围为0.405～0.653 μg/L,Cr(Ⅵ)浓度范围为0.009～0.087 μg/L;底层海水总Cr浓度范围为0.426～0.638 μg/L,Cr(Ⅵ)范围为0.005～0.099 μg/L,海水中Cr形态含量分布与深度无相关性。沉积物中Cr含量范围为50～82 mg/kg,以残渣态为主;有效态Cr的含量大小依次为有机结合态Cr>铁锰氧化物结合态Cr>离子交换态Cr>碳酸盐结合态Cr;沉积物中水溶态Cr(Ⅵ)含量范围为2.99～11.71 μg/kg,小于0.02 mg/kg。上述结果表明,浙江近岸海域环境存在一定程度的Cr污染,但水溶态Cr(Ⅵ)含量低,潜在风险较小。     

硫酸根对颗粒铁去除铬动力学影响研究

铁渗透反应格栅是铬污染地下水的有效去除技术,但地下水中SO42-对铁格栅长期运行性能影响还不清楚。文章采用批实验和柱实验的方法,分别研究了硫酸根离子浓度对颗粒铁从液相去除常量C(rVI)(20mg/L)的动力学影响及这种影响随时间的变化。批试验表明,随SO42-浓度的增加,C(rVI)的面积标准化速率系数kSA增加。柱试验采用三个平行柱实验系统连续输入含20mg/LC(rVI)的模拟地下水(含或不含SO42(-1000mg/L))。柱实验表明,运行100PV以前,SO42-显著增大颗粒铁对C(rVI)的面积标准化速率常数kSA,随后SO42-增强作用逐渐减弱,运行337PV时,SO42-没有明显的影响。硫酸根离子通过在铁表面形成配合物而加速铁的溶解,增加颗粒铁的表面活性,从而增强颗粒铁对C(rVI)的去除,生物作用不强时可以不考虑硫酸根对铁格栅长期运行性能的影响。     

改性粉煤灰处理含铬(Ⅵ)地下水的实验研究

用硫酸改性的粉煤灰作为吸附剂,处理含铬(Ⅵ)为5mg/L地下水,最佳条件为:pH=2,液固比10000:3,25℃下反应3h。处理后水样铬(VI)浓度0.03mg/L,满足(GB/T 14848-93)《地下水环境质量标准》。在不改变原水pH条件下,增加粉煤灰用量,水样中铬(VI)浓度也可由5mg/L降至0.05mg/L。同时,吸附剂对铬(VI)的吸附符合Freundlich和Langmuir等温线。     

Elimination of a pollution associated with chromic acid during the electro-deposition of Cr(III) using appropriate anodic and membrane materials in a double film bath

A method using trivalent chromium has been used to replace hexavalent chromium for the electro-deposition of chromium. Using a tri-chamber bath system various anodic materials and membranes were evaluated to minimize the production of environmentally and health damaging chromic acid. By measuring the absorbance of Cr(VI) at 640 nm, the results indicate that the use of a titanium plated ruthenium (Ti-Ru) anode produces the least amount of chromic acid byproduct compared to lead-gold alloy and graphite anodes. The concentration of Cr(VI) in the immediate vicinity of the Ti-Ru anode decreased from 0.389 mg/L to 0 during a 40-min deposition period. The use of a Nafion^TM quaternary cation exchange membrane portioning the buffer and anode selectively prevented Cr(III) from entering the anode compartment whilst allowing the migration of H⁺ to maintain overall voltaic continuity. It has been demonstrated that the use of a Ti-Ru anode with a Nafion^TM membrane can eliminate the production of chromic acid associated with the electro-deposition of chromium plate thereby preventing its health damaging exposure to plant operators and preventing discharge of Cr(VI) into the environment. Addition of a surfactant improved current efficiency by 34.7%.     

六价铬抑制淡水蓝绿藻生长的毒性效应

采用化学品毒性藻类测试的标准方法得到Cr(Ⅵ)抑制蛋白核小球藻、聚球藻、极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、羊角月牙藻和四尾栅藻生长的96h-EC₅₀分别为4.96、6.50、11.16、11.74、12.43、20.89mg/L;6种蓝绿藻对Cr(Ⅵ)耐受性大小顺序为:四尾栅藻＞羊角月牙藻＞钝顶螺旋藻＞极大螺旋藻＞聚球藻＞蛋白核小球藻.不同藻类对Cr(Ⅵ)的敏感程度可能与细胞大小和形状、细胞壁结构、藻类分泌物以及酶的作用有关.本文运用X射线吸收近边结构(XANES)初步研究了蛋白核小球藻对Cr(Ⅵ)的吸收和转化.