改进BCR法在活性污泥样品重金属形态分析中的应用

改进BCR法在活性污泥样品重金属形态分析中的应用刘甜田1,2,何滨1,王亚韩1,江桂斌Ξ1,林海2(1.中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室,北京100085;2.北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083)摘要:利用改进的BCR三步顺序提取法研究了活性污泥中重金属的形态分布。所研究的可提取态包括可交换态,还原态2铁锰氧化物结合态和氧化态2有机物和硫化物结合态。这三态的含量之和加上残渣态的含量与各重金属的总量进行了比较。利用ICP2MS测定了活性污泥提取液以及残渣态中Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb的含量。实验表明,采用改进的BCR法可以用来分析活性污泥样品中的金属形态。关键词:形态分析;改进的BCR顺序提取;重金属;活性污泥顺序提取法广泛地应用于土壤、底泥和其他环境样品中痕量金属的形态分析。近20年来,发展了许多顺序提取方法来评价金属元素的移动性和生物可利用性[1]。但是,由于测定金属的含量很大程度上取决于所使用的提取方法,因此提取方法的差异,导致获得的结果没有可比较性。1987年,欧共体标准局(现名为欧共体标准测量与检测局)在Tessier方法[2]的基础上提出了BCR三步提取法[3],并将其应用于包括底泥、土壤、污泥等不同的环境样品中[4,5]。此方法解决了由于流程各异,缺乏一致性的步骤和相关标准标准物质而导致各实验室之间的数据缺乏可比性等问题。然而,在鉴定标准参考物质BCRCRM601时,各个实验室间的数据出现了明显的不同,尤其在提取过程的第二步。因此,Rauret等人又在该方案的基础上提出了改进的BCR顺序提取方案[6],进一步优化了BCR提取方案的条件,并将其应用于底泥和土壤样品的金属形态分析。在中国,大部分城市污水处理厂的污水处理过程采用活性污泥法。此处理过程可以产生大量的有机污泥。在这些污泥中富集了大量的重金属,如果处理不当,会对环境造成二次污染[7,8]。因此在对污水处理厂的污泥进行处理前,有必要了解污泥中重金属的相关信息。金属的移动性、生物可利用性和生态毒理性根本上取决于它们的化学形态[9],因此,需要使用一定的顺序提取技术来获得相关的有意义的数据[10]。本实验用改进的BCR法对城市污水处理厂活性污泥中重金属的化学形态进行了研究,优化了原始的BCR提取程序的条件,并通过标准参考物质对实验的精确度进行控制。1实验部分1.1仪器和试剂Agilent7500ce型电感耦合等离子质谱仪(美国安捷伦公司)。雾化器:Agilent100μLΠminPFAMi2croFlowNebulizer;雾化室:石英双通道,2℃;炬管:石英一体化,2.5mm中心通道;采样锥(1.0mm)和截取锥(0.4mm)均为镍锥;正向功率:1300W;载气流速1.05LΠmin;辅助气流速0.1LΠmin;采样深度7mm;样品提取速率0.4mLΠmin;在线内标为1.0μgΠmLSc(45),Ge(72),In(115)和Bi(209)的1%的HNO3混合液。标准溶液:混合金属元素环境标准储备液1mgΠmL(Agilent);经MilliporeMilli2Q水处理系统处理后的去离子水。—71—第26卷增刊2007年12月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVol.26.Suppl.2007-12Ξ基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向(KJCX22YW2H04);国家自然科学基金委创新群体(20621703)项目资助作者简介:刘甜田(1982-),女,硕士研究生1.2样品收集3个污水处理厂的活性污泥样品分别来自西宁、广州和上海。样品直接从污水处理厂的终端传送带上采集,然后用铝箔包封以避光,运回实验室放入冰箱冷冻至分析用。放入冷冻干燥机(ChristAlpha122型)中冷冻干燥,一般为40h,将干燥好的样品移入研钵中研碎过200目筛并充分混匀后备用。1.3污泥样品中不同形态重金属的提取采用改进的BCR三步提取法对污尼样品进行分析。每个样品进行3个平行测定(测定数据为3次测定的平均值),每个批次实验平行两个空白样品。提取程序将金属分为3个形态:可交换态、还原态和氧化态,如表1。表1改进的BCR顺序提取程序步骤形态提取程序1FA:可交换态0.11molΠLHAc,20mL2FB:还原态0.5molΠLNH2OH·HCl,20mL用HNO3调节pH至1.53FC:氧化态8.8molΠLH2O2,5mL,85℃水浴1molΠLNH4Ac,25mL,HNO3调节pH至24FD:残渣态2mLHNO3+1mLH2O2+0.5mLHF,160℃第一步:可交换态(FractionA),取0.5g风干污泥样品,置于50mL聚乙烯离心管中,加入20mL醋酸溶液(0.1