科技成果
成果名称: 建设用地土壤六价铬成分分析标准物质
成果登记号: 9612022Y3014
第一完成单位: 陕西省地质矿产实验研究所有限公司
联 系 人: 熊英
成果类型: 应用技术
成果体现形式 : 新产品
技术领域: 环境保护
应用行业: 科学研究和技术服务业
学科分类: 化学分析(包括定性分析、定量分析等)(150.2510)
应用状态: 产业化应用
完成人: 熊英,杨柳晨,韩张雄,王虎,胡建平,刘晓艳,董亚妮,张笑,路星锋,陈文科,孙阳,姚亮
成果简介:
本成果属计量与测试技术领域,适用于建设用地土壤样品六价铬检测质量控制和量值溯源,可为全国重点行业企业用地监测、调查和治理修复、危险性固体废物鉴别、土壤水系沉积物和固体废物六价铬检验检测方法(HJ687-2014、HJ1082-2019)验证等质量控制,提供技术支撑。
项目主要内容:
在充分调研我国重点行业企业用地铬污染类型和特点的基础上,从西北和中南地区选择不同污染源(无机盐制造、铁合金冶炼)和土壤类型(褐土、黄壤、灰棕漠土)的3个候选物采样点,按照土壤《环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600-2018)污染物铬(六价)风险筛选值和管控制值,控制候选物特征量(六价铬)的浓度梯度,采集不同污染程度的6个候选物样品;每种候选物样品分别经自然风干、除杂、初加工、105℃干燥去负水、球磨机全部研磨通过0.15mm。制备好的标准物质棕色PET塑料瓶分装,加盖封膜,包装规格为60g/瓶。60Co辐照灭菌。
重点对土壤六价铬的分析方法进行了方法学研究,对行业标准《土壤和沉积物六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》(HJ1082-2019)进行了充分的验证和优化,特别是方法正确度的研究,采用空白和基体加标(加标物包含水溶性六价铬-重铬酸钾和水不溶性六价铬-铬酸铅)、不同提取方式比对等验证了定值分析方法的准确可靠性;从方法原理到试验结果证实六价铬的量值包含了其所有的化学形态;进行了分析方法稳健度的研究,影响六价铬检测结果正确度的主要因素是提取温度和搅拌速度;研究了不同测量方法的计量兼容性。
按照国家一级标准物质技术规范,完成了 6种建设用地土壤 总铬和六价铬的均匀性、稳定性检验;组织8-9 家实验室参加协作定值,按照国家或行业标准以及优化后的作业指导书对特性量总铬和六价铬进行定值,建立计量溯源性,使特性量通过参考标准能够溯源至SI单位;经统计检验,以总均值为认定值,合理评价总铬和六价铬的不确定度。
项目特点:
1、针对性强:本项目紧紧围绕全国重点行业企业用地调查实施要求,从标准物质候选物筛选、六价铬的量值梯度、定值分析方法等满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600—2018)》等标准规范的要求,满足全国重点行业企业用地调查样品六价铬分析质量控制要求。
2、应用面广:本项目研究成果可直接应用于建设用地土壤六价铬风险筛查与管控相关检测工作的质量控制,六价铬污染土壤治理修复质量评估,土壤六价铬分析方法确认,检测技术人员能力考核,检验检测机构土壤六价铬能力验证及资质认定、土壤六价铬分析方法改进等。
3、填补多项国内外空白:通过国内外标准物质数据库查新,目前国内与六价铬有关的标准物质,有“土壤壤六价铬成分分析标准物质(程序定义量)”(GBW07581~ GBW07585)5种,该套标准物质候选物为农用地土壤。国外涉及土壤六价铬标准物质有美国生产的NISTSRM -2700、NISTSRM - 2701两种。该标准物质候选物采用土壤基体和铬矿石加工尾矿按一定比例混合制备;与固体废物六价铬标准物质有关的标准物质为欧盟生产的BAM-S004”,但该标准物质的基体为化妆品玻璃容器材质(粒度为10mm的颗粒)。本项目成果为建设用地土壤六价铬成分分析标准物质,共6种。无论从基体类型、还是六价铬的量值梯度填补了国内外建设用地土壤标准物质的空白。
项目的技术原理及关键技术:
标准物质是以特性量值的均匀性、稳定性、准确性和计量溯源性等特性为主要特征的,为获得这些基本特征,标准物质应满足材质均匀、量值稳定、定值准确、具有与被测物质相近的组成和特性等基本要求,并具有计量溯源性的基本属性。
关键技术是候选物的选采和定值方法研究,建设用地土壤六价铬成分分析标准物质候选物的选采既要满足六价铬的量值梯度涵盖《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600-2018)六价铬的风险筛查值和管控值,土壤类型还要兼顾南方和北方的差异,同时还要考虑六价铬的不同污染来源。特征参数的浓度包含低、中、高系列。通过资料调研、实地采集小样确定采样点,再根据污染迁移方向,从采样位置和采样深度不同获得不同浓度梯度的候选物样品。
六价铬的定值分析方法的验证与确认是本项目顺利实施的关键,对 HJ1082-2019《 土壤和沉积物六价铬的测定碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》标准分析方法中六价铬的提取原理和条件进行了验证优化。
技术经济指标:
标准物质的候选物涵盖我国土壤的主要类型和六价铬污染的主要类型。
主要技术指标见表1 。
表1 建设用地土壤六价铬成分分析标准物质主要技术指标
标准物质编号 | JSYD-Gr1 | JSYD-Gr2 | JSYD-Cr3 | JSYD-Cr4 | JSYD-Cr5 | JSYD-Cr6 |
土壤类型 | 褐土 | 黄壤 | 灰棕漠土 | 褐土 | 黄壤 | 褐土 |
污染类型 | 铬盐化工 | 铁合金冶炼 | 铁合金冶炼 | 铬盐化工 | 铁合金冶炼 | 铬盐化工 |
总铬 (mg/kg) | 90.9±3.6 | 131±6 | 120±5 | 289±16 | 241±16 | 287±17 |
六价铬 (mg/kg) | 2.5±0.5 | 4.0±0.5 | 9.9±0.9 | 19.1±2.3 | 29.5±2.7 | 47.9±3.1 |
促进环保科技进步作用:
在项目研究过程中,探索实践了环境监测计量标准与环境评价标准的充分融合,在定值分析方法研究中将《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》(GB/T 27417 -2017)应用于优化后的分析方法验证或确认,提供了满足预期用途(能测量样品中所有形式的六价铬、而样品中的三价铬不干扰测定)的客观有效证据,对环境监测计量标准的发展具有较好的示范作用;对土壤和固体废物六价铬分析方法的研究,揭示了“混合碱液”提取六价铬的原理以及原标准分析方法在样品溶液制备过程存在的问题和不足,证实了HJ687-2014 和 HJ1082-2019 这2个标准分析方法完全可以通用,测量方法除原子吸收分光光度法外,还可以采用电感耦合等离子发射光谱法。研究成果对后期相关标准方法的制修订提供技术支撑,促进土壤和固体废物六价铬分析测试技术的进步。
应用推广情况:
《建设用地土壤六价铬成分分析标准物质》,得到了多家检验检测机构的实际应用,在计量认证、方法确认、人员技术能力考核发挥了重要的作用。
“建设用地土壤六价铬成分分析标准物质”(编号:JSYD-Cr-1~JSYD-Cr-6)经国土资源部太原矿产资源监督检测中心、福建省地质测试研究中心等机构在相关土壤六价铬检测项目中作为内部质量控制样品实施内部质量控制,取得了较好的应用效果,特别是作为质量控制样品对《土壤和沉积物六价铬的测定碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》(HJ1082-2019)进行系统确认,提高了使用机构土壤和水系沉积物中六价铬的检测技术能力,试用结果表明,该标准物质六价铬浓度梯度合理,涵盖了实际样品中六价铬的含量范围,具有较好的适用性,定值结果准确可靠,不确定度评定合理,可以满足建设用地土壤六价铬分析质量的控制要求。
此外,建设用地土壤六价铬成分分析标准物质,得到了2021年度陕西省乃至全国3个能力验证项目的应用。
①“2021年自然资源检验检测机构土壤六价铬测定能力验证(考核样,参加机构47家,将六价铬认定值9.9 mg/kg ± 0.9 mg/kg作为能力验证指定值,进行结果评价)”;
②2021年四川省市场监督管理局“水、土壤(沉积物)样品化学成分分析”能力验证项目-六价铬测定(参加机构120家);
③2021年陕西省市场监督管理局“土壤中六价铬的测定”能力验证项目(参加机构91家)。
能力验证分析结果数据表明:所用样品均匀性、稳定性良好、能力验证中位值与认定值相吻合,有效地保障了相关能力验证项目的顺利实施,对参加能力验证实验室技术能力的提升发挥了积极作用。