土壤中元素铬形态及其含量测定

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土壤中元素铬形态及其含量测定

北京化工大学

研究生课程论文

课程名称：现代环境分析技术

课程代号：Env507

任课教师：余江

完成日期：2012年11月20日

专业：环境工程

学号：2011030150

姓名：贺立军

成绩：

土壤中元素铬形态及其含量测定

（贺立军环境工程2011030150 ）

摘要：在硝酸介质中，Cr（Ⅵ）能显著阻抑甲基红的褪色，据此采用消化法处理土壤样品，甲基红阻抑褪色光度法来测定土壤中的痕量铬。结果显示，土壤中总铬、Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）平均含量分别为52．2、8．4、43．8mg·kg－1。该方法用于土壤中铬的测定，灵敏度高，结果令人满意。

关键词：甲基红阻抑褪色光度法；铬（Ⅲ）；铬（Ⅵ）；

Determination of the Valence State and Content of Chromium in the Soil

Abstract：The content of Chromium（Cr）in the soil was detected by inhibition of methyl red fading reaction which Cr（VI）could inhibit the fading of methyl red in HNO3medium．The total Cr，Cr（Ⅲ）and Cr （Ⅵ）were52．2，8．4and43．8mg·kg－1.The results indicated that this method was sensitive and effective to detect trace chromium in soil．Keywords：inhibition of methyl red fading reaction；chromium（Ⅲ）；chromium（Ⅵ）；Total chromium

环境铬主要以无机铬和有机铬两种形态存在［1］，其中无机铬的含量远大于有机铬。Cr（Ⅵ）在环境中能降低生化需氧量，阻碍氮素的消化过程，使土壤板结，农作物枯死［2，3］。人体吸收后，可危

害肾脏和心肌，并有致癌作用。而Cr（Ⅲ）却是人体必需元素［4］，其主要功能是调节血糖代谢，并与核酸、酯类和胆固醇的合成以及氨基酸的利用有关［5］。国内外铬的测定方法有分光光度法、原子吸收光谱法、极谱法、无机色谱法、直接电流法以及化学发光法和中子活化法、动力学催化光度法等［6］。铬的污染主要来源于矿石加工，金属表面处理，皮革制造和印染等行业［7］。在同种物质中铬几种形态一般都同时存在［8，9］，在土壤中同样以Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）两种形态存在，但是单从价态来区分并不能完全反映土壤中铬的真实存在形态。当前较为公认的是Tesseler的形态划分法［10］。铬的测定对环保及医学研究具有重要的意义［11］。

本课题土壤中铬含量进行测定并进一步分析其形态。土壤中Cr （Ⅵ）的测定，大多采用动力学光度法、动力学荧光法。其中分光光度法在铬的形态分析中早已得到应用。其原理是利用Cr（Ⅵ）的强氧化性及催化活性，可使某些有机试剂褪色或颜色加深而用于定量测量［12］。本试验采用的是甲基红阻抑褪色光度法。

1材料与方法

1.1仪器及试剂

722型分光光度计（上海精密科学仪器厂）、过滤装置、DZKW －D型恒温水浴锅（河北省黄骅市渤海电器厂）、101－2恒温干燥箱（上海实验仪器厂）、GR－200型电子天平。K2Cr2O7、甲基红、乙醇、3mol·L－1HNO3；50g·L－1NaOH；H2O2、HCl（1＋1）、浓氨水、硫酸溶液、50％的磷酸溶液、0．5％AgNO3、过硫酸铵、100g·L

－1的尿素水溶液、亚硝酸钠。所有试剂均为分析纯。

1.2样品的采集

土壤样品采集后除去杂物，待样品风干后，将其研磨和过筛。装入聚乙烯塑料袋，贴上标签，常温保存备用。

1.3标准溶液的配制

Cr（Ⅵ）标准溶液：配制5．0μg·mL－1的K2Cr2O7工作液待用；Cr（Ⅲ）标准溶液：配制5．0μg·mL－1的Cr（Ⅲ）工作液待用。

1.4样品分析及干扰

准确称取1g左右土壤样品于烧杯中，用少量水润湿，加入1．0mLHNO3，4．0mLH2SO4（1＋1），盖上表面皿，于电炉上加热至冒大量白烟，若溶液呈棕黑色，再加入HNO3，并再加热至冒白烟，至残渣发白为止。取下，冷却后用蒸馏水洗烧杯壁及表面皿。加入几滴0．5％AgNO3溶液，5．0mL20％过硫酸铵溶液，若溶液不含锰，可滴加两滴0．5％MnSO4溶液，加入几颗玻璃珠，于电炉上加热至沸5～6min。若溶液不呈紫红色，再加过硫酸铵直煮紫红色稳定，再煮沸5～6min取下烧杯，加入5．0mL10％尿素，滴加1％NaNO2至溶液紫红色刚好褪去，煮沸几分钟，用浓氨水调至稳定沉淀物出现，然后连同沉淀一起转入一定体积的容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。吸取部分上清液待用。

1.5吸收曲线的绘制

取两支10mL比色管，加入0．80mL甲基红，0．40mL硝酸，

其中一支加入一定量Cr（Ⅵ）标准溶液，另一支不加，加水定容，摇匀，放入90℃水浴中，加热10min取出，流水冷却终止反应。以水作参比，于400～600nm不同波长处测定其吸光度确定最大吸收波长。作出吸收曲线。

1.6Cr（Ⅵ）和总铬的测定

取6支10mL比色管，分别准确移取含有0、5、10、15、20、30μg铬的Cr（Ⅵ）标准溶液，加入0．80mL甲基红，0．40mL硝酸，加水定容，摇匀，放入90℃水浴中，加热10min取出，流水冷却终止反应。以水作参比，于最大波长处测定其吸光度。并作出其标准吸收曲线。取适量样品处理液于10mL比色管中，按上实验方法操作，并测定其吸光度差值。取6支10mL比色管，分别准确移取含有0、5、10、15、20、30μgCr的Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）的混合标准溶液，加入0．80mL甲基红，0．40mL硝酸，加水定容，摇匀，放入90℃水浴中，加热10min取出，流水冷却终止反应。以水作参比，于最大波长波长处测定其吸光度。并作出其标准吸收曲线。取适量样品处理液于10mL比色管中，加入2mLH2O2将Cr（Ⅲ）氧化为Cr（Ⅵ）按上操作，测定其吸光度。

2结果与分析

2.1作吸收曲线

作吸收曲线，确定其最大吸收波长在试验条件下，试剂空白褪色很快，当加入适量Cr（Ⅵ）后，体系褪色大幅度减慢，说明阻抑甲基红的褪色反应。大约在520nm波长处，△A最大，因此试验选520nm