Transcript Analys av sexvärt krom

Analys av sexvärt krom
Att kunna bestämma koncentrationen av sexvärt krom (Cr[VI]) i jord och sediment är viktigt i samband med riskbedömningareftersom Cr(VI) uppvisar högre toxicitet och löslighet jämfört med trevärt krom (Cr[III]). ALS erbjuder två
olika analyspaket för Cr(VI): Cr(VI)-tot resp. Cr(VI), extraherbart med vatten (standardmetod). Här förklarar vi skillnaden mellan dessa två analyser samt hur de kan användas vid riskbedömning av förorenade områden.
Cr(VI) kan delas upp i tre kategorier: lösligt, utbytbart och olösligt. Den lösliga delen är direkt lösligt i vatten, tex K2CrO4. Den
utbytbara delen är bunden till partiklar, om än relativt svagt. Om
man behandlar ett jordprov med en lösning som innehåller joner,
som kan konkurrera med kromatjonerna om bindningsställen på
partiklarna, byts de bundna kromatjonerna ut mot jonerna i laklösningen. Fosfatjoner binder kraftigare till många katjoner eller
positivt laddade bindningsställen än vad kromatjoner gör. Den
utbytbara delen bestäms därför oftast genom att en fosfatbuffert används som lakningslösning. Den utbytbara halten är intressant eftersom den vattenlösliga halten ofta är ett dåligt mått
ur riskbedömningsperspektiv. Naturligt vatten innehåller joner
som kan byta ut bunden kromat och således öka dess tillgänglighet till växter och mikroorganismer samt öka urlakningen till
grundvatten. Därmed ger den utbytbara delen ett bättre mått på
risken att toxiska effekter kan inträffa.
Halten olösligt Cr(VI), tex PbCrO4, är också viktig att bestämma
ur ett riskbedömningsperspektiv. Risker med olösligt Cr(VI) är
främst associerade med kolloida eller partikulära transporter i
vattensystem eller genom luftburet damm.
Oavsett om Cr(VI) föreligger som lösligt, utbytbart eller olösligt, finns alltid möjlighet att Cr(VI)-joner reduceras till Cr(III) i
marken, eller tvärtom, att Cr(III) oxideras till Cr(VI). De variabler
som påverkar oxidation och reduktion är jordens redoxpotential
tillsammans med pH. Ett lägre pH och högre redoxpotential ger
en jord med mer reducerande förmåga med avseende på Cr(VI).
Den reducerande förmågan ökar också normalt om jorden innehåller mycket organiskt material (organiska syror), tvåvärt järn
(Fe2+) eller sulfider (S2-). Omvänt kan exempelvis höga halter av
mangan i en jord verka oxiderande på Cr(III).
ALS har två analysmetoder som täcker lösligt och utbytbart
Cr(VI) resp. totalhalt.
I vattenlakningsmetoden (Cr[VI], extraherbart med vatten)
blandas det homogeniserade provet med avjoniserat vatten.
Provet skakas i två timmar och filtreras sedan genom ett 45 μmfilter. Separationen av Cr(III)- och Cr(VI)-joner sker sedan genom
att provet pumpas genom en katjonisk kromatografisk kolonn.
Cr(III)-jonerna binds i detta steg till kolonnen medan Cr(VI)-joner
passerar igenom. Analysen av Cr(VI) som total Cr kan sedan utföras på ICP-instrument.
I totalhaltsmetoden, Cr(VI)-tot, som baseras på EPA metod
3060A, lakas provet i varm (95°C) alkalisk lösning. Den alkaliska
lösningen består av Na2CO3 och NaOH tillsammans med en fosfatbuffert K2HPO2/KH2PO4. Till lösningen tillsätts även Mg2+ som
kan förhindra en eventuell oxidation av Cr(III) till Cr(VI) i provet.
Efter 60 minuters lakning filtreras provet genom ett 45 μm-filter.
Eftersom Cr(III) faller ut i olöslig form i den alkaliska lösningen
behövs här ingen ytterligare separation, utan lösningen kan analyseras direkt på ICP-instrument.
Extraherad Cr(VI) (mg/k
Extraherad Cr(VI) (mg/kg)
1500
1200
För att ytterligare utvärdera möjligheten att mäta olösligt Cr(VI)
med totalhaltsanalys, spikades bland annat ett vattenprov och
en lerjord dels med den vattenlösliga formen av Cr(VI) (K2CrO4)
och dels med två svårlösliga former, PbCrO4 och BaCrO4. Denna
gång användes samma extraktionsmetod som ALS använder,
dvs. en karbonat-hydroxidlösning som värms till 95°C i 60 minuter. Från det spikade vattenprovet var utbytet 100% av all tillsatt
Cr(VI) oavsett löslighet. Från lerjorden var utbytet lägre, som
Diagram 2 visar, endast 91 och 63 % av den spikade mängden
PbCrO4 respektive BaCrO4.
900
1500
600
1200
300
900
0
600
H20
PO4
Total85
Total25
NaOH
300
0
H20
PO4
Total85
Total25
NaOH
Diagram 1. HighHex COPR jord med olika lakningslösningar.
100
80
60
100
4080
2060
%
James et al. jämförde några vanligt förekommande lakningsmetoder och deras utbyte av Cr(VI). Först provades fem olika
metoder: en vattenlakningsmetod (H20), endast fosfatbuffert
(PO4), NaOH-lösning med ultraljud (NaOH) samt en karbonat-hydroxidlösning vid rumstemperatur (Total25) och en vid 85°C (Total85). Samtliga lakningar pågick i 30–45 minuter. Observera att
den sistnämnda metoden är snarlik ALS totalhaltsmetod, dock
värms provet till 95°C i 60 minuter hos ALS. Metoderna provades
på fyra olika typer av jordar. I Diagram 1 visas resultatet för de
olika metoderna efter analys på en jord benämnd HighHex COPR.
Denna jord var en blandning av rester efter en kromitmalmsprocess och fyllnadsmaterial. Vatten resp. fosfatbuffert extraherade
71 respektive 79% av den mängd Cr(VI) som totalhaltsmetoden
(Total85) extraherade. Detta indikerar att 29% av Cr(VI) i materialet var olösligt, varav 8% var utbytbart. De två andra metoderna, NaOH-lösningen och Total25, gav något lägre utbyte av
Cr(VI) än Total85. Detta visar att de metoderna ej är lika effektiva som Total85.
%
Utvärdering av lakningsmetoder
040
K2CrO4
PbCrO4
BaCrO4
202. Utbyten av spikad Cr(VI) med Total95-metoden.
Diagram
Den uppmätta Cr(VI)-halten i ett material varierar alltså beroende på vilken extraktionsmetod som använts. Den traditionella
vattenlakningsmetoden ger endast halten vattenlöslig Cr(VI) i
ett prov. För att få ett värde närmare totalhalten Cr(VI) i ett prov
bör ALS totalhaltsmetod användas. Totalhaltsmetoden ger dock
nödvändigtvis inte 100% av all Cr(VI) i ett prov. I en riskbedömningssituation där Cr(VI) påvisats med hjälp av en totalhaltsanalys kan underlaget kompletteras med den vattenlakade metoden
för att klargöra riskerna associerade med olika spridningsvägar.
0
Referens
James, Bruce R. (1995) Hexavalent chromium extraction from
soils: A comparison of five methods. Environ. Sci. Technol. 29
(9):2377–2381.
KONTAKTINFORMATION
ADRESS ALS Scandinavia, Maskinvägen 2, 183 71 Täby (Box 511, 183 25 Täby)
E-POST [email protected] TEL 08-5277 5200 www.alsglobal.se
K2CrO4
PbCrO4
BaCrO4