Transcript Analys av sexvärt krom

Analys av sexvärt krom
TOTALHALT vs. VATTENLAKAD
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 innehål-
www.alsglobal.se
ler 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 µm-filter.
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.
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.
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.
Referens
James, Bruce R. (1995) Hexavalent chromium extraction from
soils: A comparison of five methods. Environ. Sci. Technol. 29
(9):2377–2381.
Kontaktinformation
Kundtjänst Täby: tel 08-5277 5200
[email protected]
Extraherad
Cr(VI)
(mg/kg)
Extraherad
Cr(VI)
(mg/kg)
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.
1500
1500
1200
1200
900
900
600
600
300
300
0
0
H20
H20
PO4
PO4
Total85 Total25
Total85 Total25
NaOH
NaOH
Diagram 1. HighHex COPR jord med olika lakningslösningar.
100
100
80
80
60
60
40
40
20
20
0
K2CrO4
PbCrO4
BaCrO4
0
K2CrO4
PbCrO4
BaCrO4
Diagram 2. Utbyten av spikad Cr(VI) med Total95-metoden.
% %
Utvärdering av lakningsmetoder