论文部分内容阅读
摘要：通过标准曲线、定量限、准确度、精密度和加标回收率等试验比较不同条件对二苯碳酰二肼分光光度法测定养殖海水中六价铬含量的试验结果的影响。结果显示：从定量限、准确度、精密度和加标回收率等角度综合考虑，3种曲线配制基底、4种显色剂及除磷酸、盐酸、高氯酸和醋酸以外的4种酸体系的使用都可以很好地满足试验要求，准确度高，重现性好。但从操作简单和经济环保方面考虑，以水配制标准曲线的方式及含乙醇显色剂的应用更加适用于养殖海水中六价铬测定，值得推广使用。
关键词：六价铬;分光光度法;二苯碳酰二肼;标准曲线;显色剂;酸体系;养殖海水
中图分类号：X703 文献标识码：B
Abstract： Marine environmental pollution is a practical problem that people have to face. Pollutant monitoring is the first step to control pollution. Hexavalent chromium is a kind of pollutant which is poisonous and harmful to human body， and its detection is very necessary. In this paper， the determination of hexavalent chromium in cultured seawater by dibenzoyl hydrazine spectrophotometric method was studied， mainly through the standard curve， limit of quantification， accuracy， precision and standard recovery test， to study the influence of different conditions on the test results. From the perspective of limit of quantification， accuracy， precision and spiked recovery， the three curve preparation bases， four color developing agents and four acid systems except phosphoric acid， hydrochloric acid， perchloric acid and acetic acid can meet the test requirements well， with high accuracy and good reproducibility. However， considering the simple operation， economy and environmental protection， the method of preparing standard curve with water and the application of chromogenic agent containing ethanol is more suitable for the determination of hexavalent chromium in cultured seawater， and is worth popularizing and using.
Key words： Hexavalent chromium; Spectrophotometry; Dibenzoyl dihydrazine; Standard curve; Chromogenic agent; Acid system; Cultured seawater
随着社会经济的迅速发展，铬及其化合物作为重要的化工原料广泛应用于工业生产，铬化合物的消费量每年都在增加，在生产过程中不可避免地产生大量含铬废水[1]，可能会进入海洋从而引起海洋水质的污染和破坏。铬含有多种价态，主要以+3和+6价态存在，其毒性与存在价态有关[2]，通常认为六价铬的毒性比三价铬高100倍[3]，一方面，过量铬进入海洋，会在海洋生物体内聚集[4]，对其繁殖、生长等过程产生危害作用，引起中毒和死亡。严重影响了海洋产业发展，而且六价铬对环境造成的危害具有持久性，很难消除。另一方面，过量铬随着食物链进入人体，危害人类自身健康[5]，损害肝肾循环，甚至严重损害神经组织[6-9]，尤其对海洋生物体摄入量较高的沿海居民而言[10-11]。为消除重金属的这些危害，首先就是能够准确地测得其含量。因此对六价铬的准确测定在生态环境监测工作中具有重要意义。目前，六价铬已作为水和废水例行监测中的一项重要指标，是第一类污染物。六价铬的测定有多种方法，二苯碳酰二肼分光光度法因具备干扰少、操作简单、灵敏度高、适用范围广、线性范围宽等特点，被作为测定水質六价铬的的经典方法和常用方法[12]。但方法适用范围主要以地表水、地下水和工业废水为主，不包括海水。本文将参考水质六价铬的测定-二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-87）、生活饮用水标准检验方法-六价铬（GBT5750.6-2006）和地下水质检验方法-二苯碳酰二肼分光光度法测定铬（DZ-T 0064.17-1993）等，利用二苯碳酰二肼分光光度法对养殖海水中六价铬含量进行测定，并对试验中不同曲线配制基底、显色剂及酸体系条件下结果进行比较，希望为养殖海水中六价铬含量的测定和条件优化提供技术支撑。
其原理为：在酸性溶液中，具有强氧化性的六价铬会将二苯碳酰二肼氧化成为二苯缩二氨基脲，而新生成的二苯缩二氨基脲则继续和六价铬的还原产物三价铬发生反应生成紫红色络合物，在540 nm波长处有最大吸收，从而实现养殖海水样中六价铬的测定。 1 研究方法
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
上海光谱723型可见分光光度计。
1.1.2 试剂
硫酸、磷酸、盐酸、高氯酸、硝酸、醋酸、二苯碳酰二肼、丙酮、95%乙醇、氯化钠、七水合硫酸镁、碳酸氢钠，均为优级纯，购自天津市科密欧化学试剂有限公司。测定过程中，除另有说明外，试验中所使用的水均为超纯水，所有试剂不含铬。六价铬单元素标准溶液（GBW（E）080257）来自中国计量科学研究院。水质六价铬标准样品（GSB 07-3174-2014）来自原环境保护部标准样品研究院。
1.2 显色剂配制
4种显色剂配制方法见表1。显色剂稀释定容摇匀后，贮存于棕色瓶，放置于冰箱中。色变深后，不能使用。其中，显色剂C的稀释液体为混合酸，需要注意其配制方式，首先将50 mL硫酸缓缓倒入100 mL水中，冷却后，再加入50 mL磷酸。
1.3 标准曲线
取13组7支50 mL具塞比色管，分别准确移取0 mL，0.20 mL，0.50 mL，1.0 mL，2.0 mL，4.0 mL和6.0 mL已稀释100倍的六价铬单元素标准溶液加入其中，第1组用市售无铬海水、第2组用人工海水、第3～13组用水稀释至标线，制备一系列浓度范围的含六价铬标准溶液。第1～4组加入0.5 mL硫酸溶液（1+1）和0.5 mL磷酸溶液（1+1），摇匀之后第1～3组加入2.0 mL显色剂A，第4组加入2.0 mL显色剂B;第5组加入1.0 mL硫酸磷酸混合酸溶液（1+1+2），搖匀之后加入2.0 mL显色剂A;第6、7组直接分别加入2.0 mL显色剂C和D;第8～13组分别加入1.0 mL硫酸溶液（1+1）、磷酸溶液（1+1）、盐酸溶液（1+1）、高氯酸溶液（1+1）、硝酸溶液（1+1）、醋酸溶液（1+1），摇匀之后加入2.0 mL显色剂A;将13组标液摇匀，5～10分钟后，在540 nm波长处，用30 mm比色皿，以水为参比，测定吸光度值，扣除空白试验测得的吸光度后得到试验标准曲线1～13;具体如表2所示。
其中，人工海水配制方法：称取31.0 g氯化钠、10 g七水合硫酸镁和0.5 g碳酸氢钠溶于水中，稀释至1 L，避光阴凉处保存。
1.4 六价铬含量测定
1.4.1 定量限
连续测定试剂空白10次，依据测量值标准差3倍与标准曲线斜率比值所对应的浓度确定定量限。
1.4.2 准确度和精密度
对水质六价铬标准样品（GSB 07-3174-2014）进行测定，重复试验6次。根据得到的样品测试值，与标准值进行比较，计算相对误差和相对标准偏差（RSD），对试验准确度和精密度进行考量。
1.4.3 样品测试及加标回收率试验
对多份养殖海水样品进行测定，并进行加标回收试验，加标量为0.02 mg/L，重复试验6次，计算加标回收率。
2 结果与讨论
2.1 线性关系
13组试验中各ρ（六价铬）吸光度及线性方程见表3。13组ρ（六价铬）在0～0.12 mg/L内，不同浓度值对应的吸光度响应趋势一致，拟合曲线后，均呈良好线性关系，相关系数均达到0.99以上。由表3中曲线1～3可知，3种曲线配制基底对所得曲线的差异性不大，结果令人满意;曲线3～7可知，5种显色剂条件下均可以得到较为理想的曲线方程;曲线3、曲线5和曲线8～13可知，试验选择的不同酸体系都可以比较理想的提供反应酸环境，但同样反应时间条件下，显色终点存在一定差异性，如醋酸体系下，吸光度值略低。试验对醋酸反应时间做适当加长后再次测定，吸光度值与其他酸体系比较一致。
2.2 六价铬含量测定
2.2.1 定量限
对不同曲线配制基底和不同显色剂条件下连续测定试剂空白10次结果和定量限见表4。7组试验方法定量限均在0.0015 mg/L左右，基本一致。
2.2.2 准确度和精密度
按试验方法测定六价铬标准样品，13组数据结果列于表5中。由表5可得，测定结果均吻合于标准值范围内，并且相对标准偏差（RSD）均不超过5%，满足准确度和精密度的要求。
2.2.3 加标回收率
加标回收率试验结果见表6。由表6可见，不同曲线配制基底（组1～3）及不同显色剂（组3～7）条件下的试验加标回收率均达到90%以上，在可接受范围内，说明试验测试结果比较理想。不同酸体系试验中，除磷酸、高氯酸和醋酸的加标回收率较低，不符合要求外，其余组加标回收率符合要求;同一实际样品测试中，盐酸体系测试值偏低，醋酸测试值偏高，其他组测试值较为接近。
3 结论
试验从定量限、准确度、精密度和加标回收率等角度综合考虑，3种曲线配制基底、4种显色剂及除磷酸、盐酸、高氯酸和醋酸以外的4种酸体系的使用都可以很好地满足试验要求，准确度高，重现性好。但从操作简单和经济环保方面考虑，以水配制标准曲线的方式及含乙醇显色剂的应用更加适用于养殖海水中六价铬测定，值得推广使用。
参考文献
[1]吕新之. 铬污染与防治[J]. 菏泽师专学报，1998，20（2）：78-80.
[2]谢瑞文. 含Cr（Ⅵ）电镀废水处理研究进展[J]. 生态科学，2006，25（3）：285-288.
[3]马广岳，施国新，徐勤松，等. Cr6+、Cr3+胁迫对黑藻生理生化影响的比较研究[J]. 广西植物，2004，24（2）：161-165.
[4]SarmientoAM，DelVallsA， MiguelNietoJ， etal. ToxicityandpotentialriskassessmentofariverpollutedbyacidminedrainageinIberianPyriteBelt（SWSpain）[J]. SciTotalEnviron，2011，409（22）：4763-4771.
[5]周春雨. 测定六价铬两种方法中显色剂的比较[J]. 绿色科技，2019（14）：176-177，181.
[6]朱惠刚. 重金属对人体的危害[J]. 电镀与环保，1982（4）：9-13.
[7]林奕珊. 两种测定水中六价铬分析方法的比较[J]. 广东水利水电，2008（8）：58-60.
[8]陈志蓉，张庆生. 六价铬的危害性评价及其检测回顾[J]. 中国药事，2012，26（7）：683-688.
[9]靳晓鹏. 木薯污泥活性炭的制备及对六价铬的吸附研究[D]. 安徽工业大学，2018.
[10]DomingoJL. Omega-3fattyacidsandthebenefitsoffishconsumption： isallthatglittersgold[J]. EnvironInt，2007，33（7）：993-998.
[11]MartorellI， PerelloG， Marti-CidR， elal. Humanexposuretoarsenic， cadmium， mercury， andleadfromfoodsinCatalonia， Spain： temporaltrend[J]. BiolTraceRes，2011，4（3）：309-322
[12]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M]第四版.北京：中国环境科学出版社，2002：346-349.
关键词：六价铬;分光光度法;二苯碳酰二肼;标准曲线;显色剂;酸体系;养殖海水
中图分类号：X703 文献标识码：B
Abstract： Marine environmental pollution is a practical problem that people have to face. Pollutant monitoring is the first step to control pollution. Hexavalent chromium is a kind of pollutant which is poisonous and harmful to human body， and its detection is very necessary. In this paper， the determination of hexavalent chromium in cultured seawater by dibenzoyl hydrazine spectrophotometric method was studied， mainly through the standard curve， limit of quantification， accuracy， precision and standard recovery test， to study the influence of different conditions on the test results. From the perspective of limit of quantification， accuracy， precision and spiked recovery， the three curve preparation bases， four color developing agents and four acid systems except phosphoric acid， hydrochloric acid， perchloric acid and acetic acid can meet the test requirements well， with high accuracy and good reproducibility. However， considering the simple operation， economy and environmental protection， the method of preparing standard curve with water and the application of chromogenic agent containing ethanol is more suitable for the determination of hexavalent chromium in cultured seawater， and is worth popularizing and using.
Key words： Hexavalent chromium; Spectrophotometry; Dibenzoyl dihydrazine; Standard curve; Chromogenic agent; Acid system; Cultured seawater
随着社会经济的迅速发展，铬及其化合物作为重要的化工原料广泛应用于工业生产，铬化合物的消费量每年都在增加，在生产过程中不可避免地产生大量含铬废水[1]，可能会进入海洋从而引起海洋水质的污染和破坏。铬含有多种价态，主要以+3和+6价态存在，其毒性与存在价态有关[2]，通常认为六价铬的毒性比三价铬高100倍[3]，一方面，过量铬进入海洋，会在海洋生物体内聚集[4]，对其繁殖、生长等过程产生危害作用，引起中毒和死亡。严重影响了海洋产业发展，而且六价铬对环境造成的危害具有持久性，很难消除。另一方面，过量铬随着食物链进入人体，危害人类自身健康[5]，损害肝肾循环，甚至严重损害神经组织[6-9]，尤其对海洋生物体摄入量较高的沿海居民而言[10-11]。为消除重金属的这些危害，首先就是能够准确地测得其含量。因此对六价铬的准确测定在生态环境监测工作中具有重要意义。目前，六价铬已作为水和废水例行监测中的一项重要指标，是第一类污染物。六价铬的测定有多种方法，二苯碳酰二肼分光光度法因具备干扰少、操作简单、灵敏度高、适用范围广、线性范围宽等特点，被作为测定水質六价铬的的经典方法和常用方法[12]。但方法适用范围主要以地表水、地下水和工业废水为主，不包括海水。本文将参考水质六价铬的测定-二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-87）、生活饮用水标准检验方法-六价铬（GBT5750.6-2006）和地下水质检验方法-二苯碳酰二肼分光光度法测定铬（DZ-T 0064.17-1993）等，利用二苯碳酰二肼分光光度法对养殖海水中六价铬含量进行测定，并对试验中不同曲线配制基底、显色剂及酸体系条件下结果进行比较，希望为养殖海水中六价铬含量的测定和条件优化提供技术支撑。
其原理为：在酸性溶液中，具有强氧化性的六价铬会将二苯碳酰二肼氧化成为二苯缩二氨基脲，而新生成的二苯缩二氨基脲则继续和六价铬的还原产物三价铬发生反应生成紫红色络合物，在540 nm波长处有最大吸收，从而实现养殖海水样中六价铬的测定。 1 研究方法
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
上海光谱723型可见分光光度计。
1.1.2 试剂
硫酸、磷酸、盐酸、高氯酸、硝酸、醋酸、二苯碳酰二肼、丙酮、95%乙醇、氯化钠、七水合硫酸镁、碳酸氢钠，均为优级纯，购自天津市科密欧化学试剂有限公司。测定过程中，除另有说明外，试验中所使用的水均为超纯水，所有试剂不含铬。六价铬单元素标准溶液（GBW（E）080257）来自中国计量科学研究院。水质六价铬标准样品（GSB 07-3174-2014）来自原环境保护部标准样品研究院。
1.2 显色剂配制
4种显色剂配制方法见表1。显色剂稀释定容摇匀后，贮存于棕色瓶，放置于冰箱中。色变深后，不能使用。其中，显色剂C的稀释液体为混合酸，需要注意其配制方式，首先将50 mL硫酸缓缓倒入100 mL水中，冷却后，再加入50 mL磷酸。
1.3 标准曲线
取13组7支50 mL具塞比色管，分别准确移取0 mL，0.20 mL，0.50 mL，1.0 mL，2.0 mL，4.0 mL和6.0 mL已稀释100倍的六价铬单元素标准溶液加入其中，第1组用市售无铬海水、第2组用人工海水、第3～13组用水稀释至标线，制备一系列浓度范围的含六价铬标准溶液。第1～4组加入0.5 mL硫酸溶液（1+1）和0.5 mL磷酸溶液（1+1），摇匀之后第1～3组加入2.0 mL显色剂A，第4组加入2.0 mL显色剂B;第5组加入1.0 mL硫酸磷酸混合酸溶液（1+1+2），搖匀之后加入2.0 mL显色剂A;第6、7组直接分别加入2.0 mL显色剂C和D;第8～13组分别加入1.0 mL硫酸溶液（1+1）、磷酸溶液（1+1）、盐酸溶液（1+1）、高氯酸溶液（1+1）、硝酸溶液（1+1）、醋酸溶液（1+1），摇匀之后加入2.0 mL显色剂A;将13组标液摇匀，5～10分钟后，在540 nm波长处，用30 mm比色皿，以水为参比，测定吸光度值，扣除空白试验测得的吸光度后得到试验标准曲线1～13;具体如表2所示。
其中，人工海水配制方法：称取31.0 g氯化钠、10 g七水合硫酸镁和0.5 g碳酸氢钠溶于水中，稀释至1 L，避光阴凉处保存。
1.4 六价铬含量测定
1.4.1 定量限
连续测定试剂空白10次，依据测量值标准差3倍与标准曲线斜率比值所对应的浓度确定定量限。
1.4.2 准确度和精密度
对水质六价铬标准样品（GSB 07-3174-2014）进行测定，重复试验6次。根据得到的样品测试值，与标准值进行比较，计算相对误差和相对标准偏差（RSD），对试验准确度和精密度进行考量。
1.4.3 样品测试及加标回收率试验
对多份养殖海水样品进行测定，并进行加标回收试验，加标量为0.02 mg/L，重复试验6次，计算加标回收率。
2 结果与讨论
2.1 线性关系
13组试验中各ρ（六价铬）吸光度及线性方程见表3。13组ρ（六价铬）在0～0.12 mg/L内，不同浓度值对应的吸光度响应趋势一致，拟合曲线后，均呈良好线性关系，相关系数均达到0.99以上。由表3中曲线1～3可知，3种曲线配制基底对所得曲线的差异性不大，结果令人满意;曲线3～7可知，5种显色剂条件下均可以得到较为理想的曲线方程;曲线3、曲线5和曲线8～13可知，试验选择的不同酸体系都可以比较理想的提供反应酸环境，但同样反应时间条件下，显色终点存在一定差异性，如醋酸体系下，吸光度值略低。试验对醋酸反应时间做适当加长后再次测定，吸光度值与其他酸体系比较一致。
2.2 六价铬含量测定
2.2.1 定量限
对不同曲线配制基底和不同显色剂条件下连续测定试剂空白10次结果和定量限见表4。7组试验方法定量限均在0.0015 mg/L左右，基本一致。
2.2.2 准确度和精密度
按试验方法测定六价铬标准样品，13组数据结果列于表5中。由表5可得，测定结果均吻合于标准值范围内，并且相对标准偏差（RSD）均不超过5%，满足准确度和精密度的要求。
2.2.3 加标回收率
加标回收率试验结果见表6。由表6可见，不同曲线配制基底（组1～3）及不同显色剂（组3～7）条件下的试验加标回收率均达到90%以上，在可接受范围内，说明试验测试结果比较理想。不同酸体系试验中，除磷酸、高氯酸和醋酸的加标回收率较低，不符合要求外，其余组加标回收率符合要求;同一实际样品测试中，盐酸体系测试值偏低，醋酸测试值偏高，其他组测试值较为接近。
3 结论
试验从定量限、准确度、精密度和加标回收率等角度综合考虑，3种曲线配制基底、4种显色剂及除磷酸、盐酸、高氯酸和醋酸以外的4种酸体系的使用都可以很好地满足试验要求，准确度高，重现性好。但从操作简单和经济环保方面考虑，以水配制标准曲线的方式及含乙醇显色剂的应用更加适用于养殖海水中六价铬测定，值得推广使用。
参考文献
[1]吕新之. 铬污染与防治[J]. 菏泽师专学报，1998，20（2）：78-80.
[2]谢瑞文. 含Cr（Ⅵ）电镀废水处理研究进展[J]. 生态科学，2006，25（3）：285-288.
[3]马广岳，施国新，徐勤松，等. Cr6+、Cr3+胁迫对黑藻生理生化影响的比较研究[J]. 广西植物，2004，24（2）：161-165.
[4]SarmientoAM，DelVallsA， MiguelNietoJ， etal. ToxicityandpotentialriskassessmentofariverpollutedbyacidminedrainageinIberianPyriteBelt（SWSpain）[J]. SciTotalEnviron，2011，409（22）：4763-4771.
[5]周春雨. 测定六价铬两种方法中显色剂的比较[J]. 绿色科技，2019（14）：176-177，181.
[6]朱惠刚. 重金属对人体的危害[J]. 电镀与环保，1982（4）：9-13.
[7]林奕珊. 两种测定水中六价铬分析方法的比较[J]. 广东水利水电，2008（8）：58-60.
[8]陈志蓉，张庆生. 六价铬的危害性评价及其检测回顾[J]. 中国药事，2012，26（7）：683-688.
[9]靳晓鹏. 木薯污泥活性炭的制备及对六价铬的吸附研究[D]. 安徽工业大学，2018.
[10]DomingoJL. Omega-3fattyacidsandthebenefitsoffishconsumption： isallthatglittersgold[J]. EnvironInt，2007，33（7）：993-998.
[11]MartorellI， PerelloG， Marti-CidR， elal. Humanexposuretoarsenic， cadmium， mercury， andleadfromfoodsinCatalonia， Spain： temporaltrend[J]. BiolTraceRes，2011，4（3）：309-322
[12]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M]第四版.北京：中国环境科学出版社，2002：346-349.