☣️ 水中六价铬
以 1,5-二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬 Cr(VI)。极重要的毒理学项目 —— Cr(VI) 具致癌性。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 18412:2007
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 1 小时 30 分钟
- 测量范围: 2–50 µg/L Cr(VI)
- 检出限（LOD）: 约 2 µg/L
- 波长: 540 nm
概述
六价铬 Cr(VI) 是最危险的水污染物之一 —— 它是强氧化剂，具致癌性（IARC 1 类）、致突变性与致畸性。水中 Cr(VI) 来自电镀厂、制革厂、化工厂、电厂以及含铬矿物的自然溶滤。饮用水中总铬的限值为 50 µg/L（欧盟 2020/2184 指令与波兰卫生部条例）。
1,5-二苯碳酰二肼（DPC）法对 Cr(VI) 具选择性 —— 在酸性环境（pH 1–2）中铬酸根与 DPC 反应生成红紫色的 Cr(III)-二苯卡巴腙络合物，于 540 nm 处测吸光度。该反应灵敏度很高 —— 检出限约 2 µg/L，线性范围 2–50 µg/L。
PN-EN ISO 18412 标准适用于轻度污染水（饮用水、地下水、地表水）。重污染水（工业污水）需额外稀释或采用其他方法（IC、ICP-MS）。重要的是该方法只测定 Cr(VI)，不与 Cr(III) 反应，因而可用于铬的形态分析。
Cr(VI) 测定样品需特殊保存条件 —— 应尽快分析（最好 24 小时内），4 °C 保存，且容器中不得含有会把 Cr(VI) 还原为 Cr(III) 的还原性物质。
方法原理
在酸性环境（加入硫酸后 pH 1–2）中，铬酸根 CrO₄²⁻ 与 1,5-二苯碳酰二肼（DPC）反应生成红紫色的 Cr(III)-二苯卡巴腙络合物。反应分两步：先由 Cr(VI) 将 DPC 氧化为二苯卡巴腙并自身被还原为 Cr(III)，随后 Cr(III) 与二苯卡巴腙形成有色螯合物。在 540 nm 波长处以分光光度法测定络合物吸光度，颜色强度按朗伯-比尔定律与 Cr(VI) 浓度成正比。
应用领域
- 饮用水质量控制（总铬 ≤50 µg/L）
- 电镀厂与制革厂污水监测
- 废物处置场周边地下水检测
- 工业污水质量控制
- 地表水监测（水框架指令）
- 铬形态分析 —— 分别测定 Cr(VI) 与 Cr(III)
- 含铬污水处理工艺控制
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量范围 | 2–50 µg/L Cr(VI) |
| 检出限（LOD） | 约 2 µg/L |
| 波长 | 540 nm |
| 比色皿光程 | 10–50 mm |
| 重复性 | 20 µg/L 时 CV <5% |
| 显色时间 | 5–10 分钟 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 18412:2007
- 标准名称（波兰语）
- Jakość wody — Oznaczanie chromu(VI) — Metoda fotometryczna dla wód słabo zanieczyszczonych
- 标准名称（英语）
- Water quality — Determination of chromium(VI) — Photometric method for weakly contaminated water
分步操作程序
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配制 Cr(VI) 标准溶液
将 2,829 g K₂Cr₂O₇（102 °C 干燥 2 小时）溶于水并定容至 1 L，得 1000 mg/L Cr(VI)，再由此配制工作液。
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配制 DPC 溶液
将 250 mg 1,5-二苯碳酰二肼溶于 50 mL 丙酮，棕色瓶冷藏（4 °C）保存。溶液变色即失效。
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校准系列
由工作液在 50 mL 容量瓶中配制标准：0、5、10、20、30、40、50 µg/L Cr(VI)。
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样品与标准液酸化
每 50 mL 样品（或标准液）加入 1 mL 0,2 mol/L H₂SO₄，混匀，pH 应为 1–2。
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加入 DPC 试剂
每个样品加入 1 mL DPC 溶液，混匀后静置 5 分钟，使红紫色显色完全。
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吸光度测定
以空白（水 + 试剂）为参比，用 10 mm 比色皿（低浓度用 50 mm）在 540 nm 处测吸光度。
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绘制校准曲线
绘制吸光度对 Cr(VI) 浓度的曲线，相关系数 R² ≥0,999，由曲线读取样品浓度。
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样品测定
测定加酸并加 DPC 后样品的吸光度，由校准曲线读取浓度。浓度 >50 µg/L 时须稀释样品。
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质量控制
测定控制样（已知浓度标准）、平行样与空白。控制样回收率 90–110%。
-
计算与报告
由校准曲线计算 Cr(VI) 浓度并考虑稀释倍数，结果以 µg/L 报告，精确至 1 µg/L。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| UV-Vis 分光光度计 | Hach DR6000、Shimadzu UV-1900i、JASCO V-770 | 15 000–60 000 PLN |
| 玻璃／石英比色皿 | Hellma 100-QS 10 mm 与 50 mm | 150–600 PLN/个 |
| 移液器 | Eppendorf Research Plus 0,5–5 mL、100–1000 µL | 800–1 800 PLN |
| A 级容量瓶 | DURAN / Brand 50、100、250 mL | 40–100 PLN/个 |
| 恒温水浴（可选） | 用于加速显色反应 | 3 000–8 000 PLN |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 1,5-二苯碳酰二肼（DPC） | 140-22-7 | 丙酮中 0,5%（w/v）溶液；250 mg 溶于 50 mL 丙酮。棕色瓶保存，有效期 1–2 周。 |
| 硫酸 0,2 mol/L | 7664-93-9 | H₂SO₄ 用于酸化样品 —— 保证反应所需的 pH 1–2 |
| 丙酮（分析纯） | 67-64-1 | DPC 的溶剂 —— 分析级 |
| 重铬酸钾（标准物质） | 7778-50-9 | K₂Cr₂O₇ —— 用于配制 1000 mg/L Cr(VI) 标准溶液；102 °C 干燥 |
| 无铬蒸馏水 | — | 质量至少符合 PN-EN ISO 3696 二级，并经确认不含铬 |
职业健康与安全
- 重铬酸钾 K₂Cr₂O₇ —— 致癌（H350）、致突变、有毒 —— 必须佩戴手套、护目镜并在通风柜中操作
- Cr(VI) 溶液 —— 按危险废物收集，不得倒入下水道
- 1,5-二苯碳酰二肼 —— 有刺激性，避免接触皮肤
- 丙酮 —— 易燃，远离火源，在通风柜中操作
- 硫酸 —— 腐蚀性，佩戴手套与护目镜
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 18412:2007 — 《Water quality — Determination of chromium(VI) — Photometric method for weakly contaminated water》。
该方法的原理是什么？
在酸性环境（加入硫酸后 pH 1–2）中，铬酸根 CrO₄²⁻ 与 1,5-二苯碳酰二肼（DPC）反应生成红紫色的 Cr(III)-二苯卡巴腙络合物。反应分两步：先由 Cr(VI) 将 DPC 氧化为二苯卡巴腙并自身被还原为 Cr(III)，随后 Cr(III) 与二苯卡巴腙形成有色螯合物。
测量范围和准确度是多少？
测量范围：2–50 µg/L Cr(VI)；检出限（LOD）：约 2 µg/L；波长：540 nm；比色皿光程：10–50 mm。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 1 小时 30 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
UV-Vis 分光光度计、玻璃／石英比色皿、移液器、A 级容量瓶、恒温水浴（可选）。核心仪器的参考价格（UV-Vis 分光光度计）：15 000–60 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
饮用水质量控制（总铬 ≤50 µg/L）；电镀厂与制革厂污水监测；废物处置场周边地下水检测；工业污水质量控制；地表水监测（水框架指令）；铬形态分析 —— 分别测定 Cr(VI) 与 Cr(III)；含铬污水处理工艺控制。
需要采取哪些安全防护措施？
重铬酸钾 K₂Cr₂O₇ —— 致癌（H350）、致突变、有毒 —— 必须佩戴手套、护目镜并在通风柜中操作；Cr(VI) 溶液 —— 按危险废物收集，不得倒入下水道；1,5-二苯碳酰二肼 —— 有刺激性，避免接触皮肤；丙酮 —— 易燃，远离火源，在通风柜中操作；硫酸 —— 腐蚀性，佩戴手套与护目镜。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 18412。