两种方法测定垃圾堆肥铅镉铬的对比分析

随着垃圾分类的实施、人们生活水平的不断提高，我国厨余垃圾的产生量迅速增加。厨余垃圾经过分类后单独进行堆肥处理，与分类前的混合垃圾作为堆肥原料相比，随着堆肥原料发生改变，垃圾堆肥产品中铅、镉、铬的含量也会发生变化，其检测分析方法也将随之发生变化。

垃圾好氧堆肥法是在强制通风的情况下，使好氧微生物在充足的有氧环境中快速分解有机物，使之成为具有良好稳定性的腐殖土状的有机肥料，使垃圾实现从自然界来，又回归自然界的良性循环，是经济有效处理和消纳城市垃圾的重要途径。生活垃圾堆肥无害化程度较高，减量化效果较为明显，但其在补充作物生长必需营养元素的同时，不可避免地将一些有毒有害物质，如重金属带入土壤中。重金属与其他许多污染物不同，在土壤中一般不易随水移动，不能被微生物分解，常在土壤中积累，甚至转化为毒性更强的化合物。因此，测定垃圾堆肥中的重金属含量是非常必要的。

NY/T525—2021《有机肥料》中规定铅、镉、铬按照NY/T1978—2022《肥料汞、砷、镉、铅、铬、镍含量的测定》进行检测。在该标准方法中，分别给出了原子吸收分光光度法（FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP－OES）的测定方法。FAAS具有干扰少、选择性强、成本低等优点，被广泛应用于重金属元素的检测中；ICP-OES测定金属元素时，因其具有检出限低、检测速度快、浓度范围宽、精密度和准确度高的优点，被广泛应用于环境样品分析中。

本文主要以两座处理设施的堆肥样品为基础，依据NY/T1978—2022《肥料汞、砷、镉、铅、铬、镍含量的测定》标准，采用微波消解法对堆肥样品进行前处理，分别使用FAAS和ICP－OES对堆肥样品中的铅、镉、铬进行测定，系统考察了使用两种方法测定堆肥样品中铅、镉、铬的差异性，通过对测定的精密度、准确度和加标回收率进行分析，检验两种方法能否满足堆肥中重金属元素检测工作的需要。

2.试剂与仪器

2.1试剂与材料

盐酸（优级纯）、硝酸（优级纯）、铅标准溶液、镉标准溶液、铬标准溶液。

2.2仪器

电子天平；高通量密闭微波消解仪；电热板；原子吸收分光光度计；电感耦合等离子体发射光谱仪（上海有限公司）。两种方法的仪器工作参数见表1。

3.1样品采集

本研究选取了北京市的两座垃圾堆肥处理设施采集样品，两座不同的处理设施分别用设施A、设施B表示。在车间内用网格法采集堆肥样品后，把堆肥样品搅拌均匀堆成圆形，将其十字四等分，然后随机舍弃对角的两份，余下部分重复进行前述步骤并分为四等分，舍弃50%［4］。进行多次缩分，直至堆肥样品量缩分至20kg左右。

3.2试验溶液制备

3.2.1试样的制备

取风干的堆肥样品充分混匀后，按四分法经多次缩分取出约100g，粉碎至全部通过1mm孔径尼龙筛，置于洁净、干燥的容器中。

3.2.2试样溶液的制备

准确称取试样0.2g（精确至0.1mg），将其置于消解罐中，用少量水润湿后加入6mL硝酸、2mL盐酸、2mL氢氟酸，根据反应剧烈程度，放置一定时间后，进行样品消解。消解程序分别为：第一阶段120℃保持3min；第二阶段160℃保持3min；第三阶段190℃保持25min。消解结束后，用少量水冲洗消解罐内壁，合并至容量瓶中定容。试样定容后，静置一夜取上清液待测。

3.3工作曲线的绘制

3.3.1FAAS工作曲线的制备

将Pb标准溶液稀释为50μg/mL标准溶液，分别吸取该标准溶液0，1.00，2.00，4.00，8.00，10.00mL于100mL容量瓶中，加入4mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液Pb的质量浓度分别为0，1.00，2.00，4.00，8.00，10.00μg/mL。

将Cd标准溶液稀释为10μg/mL标准溶液，分别吸取该标准溶液0，1.00，2.00，4.00，8.00，16.00mL于100mL容量瓶中，加入4mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液Cd的质量浓度分别为0，0.10，0.20，0.40，0.80，1.60μg/mL。

将Cr标准溶液稀释为50μg/mL标准溶液，分别吸取该标准溶液0，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00mL于100mL容量瓶中，加入4mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液Cr的质量浓度分别为0，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00μg/mL。

3.3.2ICP－OES工作曲线的制备

将Pb，Cd，Cr标准溶液分别稀释为50，20，20μg/mL标准溶液，分别吸取Pb，Cd，Cr标准溶液0，1.00，2.00，4.00，8.00，10.00mL于100mL容量瓶中，加入5mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液Pb的质量浓度分别为0，0.50，1.00，2.00，4.00，5.00μg/mL，Cd的质量浓度分别为0，0.20，0.40，0.80，1.60，2.00μg/mL，Cr的质量浓度分别为0，0.20，0.40，0.80，1.60，2.00μg/mL。

4.1两种方法测定垃圾堆肥Pb，Cd，Cr检测结果

采用FAAS和ICP－OES的标准曲线回归方程及相关系数见表2。

针对两座处理设施的垃圾堆肥样品，分别采用两种方法测定Pb，Cd，Cr。

两种方法测定垃圾堆肥Pb的检测结果见表3。

两种方法测定垃圾堆肥Cd的检测结果见表4。

两种方法测定垃圾堆肥Cr的检测结果见表5。

由表3～5可知，对于两座处理设施的垃圾堆肥样品，使用FAAS和ICP－OES测定Pb，Cd，Cr的比对结果满意，满足标准NY/T1978—2022中表6规定的平行样检测结果的相对相差要求。

Pb，Cd，Cr平行测定结果的相对相差要求见表6。

4.2两种方法测定垃圾堆肥Pb，Cd，Cr重复性分析

对于设施A的堆肥样品，采用FAAS和ICP－OES两种方法，测定样品的Pb，Cd，Cr3种金属元素，每种元素每种方法重复测定6次。

两种方法测定垃圾堆肥中Pb的重复性见表7。

两种方法测定垃圾堆肥中Cd的重复性见表8。

两种方法测定垃圾堆肥中Cr的重复性见表9。

由表7～9可知，对于两座处理设施的垃圾堆肥样品，使用FAAS和ICP－OES测定Pb，Cd，Cr的相对标准偏差均小于5％，重复性满足分析要求。

4.3两种方法测定Pb，Cd，Cr标准物质浓度分析

针对标准物质NST－1，采用FAAS和ICP-OES两种方法进行了Pb，Cd，Cr的测定，测定结果见表10。

由表10可知，对于编号为NST－1标准物质，采用FAAS和ICP－OES测定Pb，Cd，Cr，测定结果均在标准值要求范围内。

4.4两种方法测定Pb，Cd，Cr的加标回收试验分析

针对设施A的垃圾堆肥样品，采用FAAS和ICP－OES进行了Pb，Cd，Cr加标回收试验。参照垃堆肥样品中检测结果的浓度范围，基于不同方法相同的浓度值加入对应的标样，探究其回收率，具体结果见表11。

通过表11可以看出，针对两座处理设施垃圾堆肥样品的Pb，Cd，Cr含量分析，采用FAAS和ICP－OES，选用相同浓度加标时Pb，Cd，Cr的加标回收率均没有显著性差异，均大于90％，满足加标回收率试验要求。两种检测方法均具有良好的加标回收率。

（1）采用FAAS和ICP－OES对垃圾分类后堆肥样品中Pb，Cd，Cr的测定结果显示，两种方法的测定结果一致，均可进行准确的定量分析，具有较好的准确性。针对标准物质，采用两种方法测定Pb，Cd，Cr，其检测结果均在标准值范围内。

（2）试验结果显示，FAAS测定垃圾堆肥样品的相对标准偏差为2.29％～2.56％；ICP－OES的相对标准偏差为2.83％～4.10％；两种检测方法对堆肥中Pb，Cd，Cr的测定均具有良好的重复性。

（3）FAAS简便快捷，仪器耗材成本低，对于待测垃圾堆肥样品需要进行测定单一元素、样品数量较少的检测工作，该方法更为适用。ICP－OES可同时测定多种元素，工作效率高，准确度高，对于待测垃圾堆肥样品需要测定多种金属元素的检测工作，该方法更为适用。

文章来源：[1]张旭,刘欣艳,任晓灵,等.两种方法测定垃圾堆肥铅镉铬的对比分析[J].环境保护与循环经济,2024,44(10):75-79.