铬在水中一般以六价和三价的形式存在，其中六价铬为吞入性／吸入性极毒物，毒性极大 ( 为三价铬的 100 倍 )，且易被人体吸收，人体长期接触会造成遗传性基因缺陷，甚至有致癌风险。金属加工、电镀、制革行业排放的废水中往往含有大量的六价铬，严重污染生态环境，因此检测水中六价铬含量是水质评价的重要环节。目前测定水中六价铬的常用方法主要有紫外可见分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。其中分光光度法具有操作简单、抗干扰能力强、测定范围广等优点，是我国标准分析方法 (GB 7467–1987)，此 法 测 定 低 浓 度 六 价 铬 的 相 对 误 差 为 0.13%。而目前我国测定生活饮用水中六价铬采用 GB／T 5750.6–2006 分析方法，其测定高浓度六价铬的相对误差为 5.3%。以上两个标准均采用紫外可见分光光度法，但测定六价铬的相对误差相差较大。六价铬浓度对紫外可见分光光度法测定水中六价铬的精确度有影响，目前国内外对紫外可见分光光度法测定水中六价铬的不确定度评定研究较多，而对此法测定水中六价铬含量的线性范围及相对误差缺乏研究。笔者经过分析大量实验数据，确定了紫外可见分光光度法测定水中六价铬的有效线性范围，从而使方法的相对误差满足环境监测行业对水中六价铬测定的精度要求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

   紫外可见分光光度计：UV–2600[**] 型，尤尼柯（上海）仪器有限公司；

   铬标准储备液：100 μg／mL［以 Cr( Ⅵ ) 计］，准确称取于 120℃干燥的 0.282 69 g K₂Cr₂O₇ 于烧杯中，用水溶解后转移至 1 000 mL 容量瓶中，定容；

   铬标准使用液：1 μg／mL［以 Cr( Ⅵ ) 计］，准确移取 5 mL 铬标准储备液，用水稀释并定容于 500 mL 容量瓶中，用前现配；

   显色液：准确称取 0.2 g 二苯碳酰二肼，溶于100 mL 纯 度 为 95% 的 乙 醇 中，用 水 稀 释 至 200 mL，摇匀，贮存于棕色瓶中，放入冰箱中冷藏（颜色变深后不能使用）；

   实验用水为蒸馏水。

1.2 实验原理

   采用二苯碳酰二肼作为显色剂，在酸性条件下，六价铬离子与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长 540 nm 处有最大吸收，利用紫外可见分光光度计测定吸光度，根据朗伯 – 比耳定律计算被测物质的浓度。

1.3 实验步骤

   取 7 支 50 mL 比色管，依次加入指定体积的 1μg／mL 铬标准使用液，加蒸馏水至标线，制得系列浓度的铬标准工作溶液。分别向系列铬标准工作溶液中加入 0.5 mL 硫酸溶液 (1+1) 和 0.5 mL 磷酸溶液 (1+1)，摇匀后加入 2 mL 显色液，再次均匀摇晃5～10 min 后，使用 30 mm 比色皿，以蒸馏水为参比，用紫外可见分光光度计于 540 nm 波长处测得吸光度（进行空白校正），绘制吸光度与六价铬质量浓度的标准工作曲线，利用标准曲线法进行定量。

2 结果与讨论

2.1 线性拟合方法

   根据朗伯 – 比耳定律，吸光度与溶液的浓度成线性关系，故曲线拟合采用线性回归方法，线性方程表达式为：

        y=a+bx         (1)

    式中：y——吸光度；

       a，b——拟合常数，a 为回归方程的截距，b 为线性方程斜率；

         x——六价铬的质量浓度，μg／mL。

2.2 线性范围

   朗伯 – 比耳定律的适用对象为稀溶液，当溶液浓度过高时，会发生自吸效应而失去线性，因此不同的溶液均有各自有效的浓度线性范围，若溶液的浓度超出线性范围，则不能准确定量。GB 7467–1987规定使用 30 mm 比色皿，以紫外可见分光光度法检测水中六价铬的最低浓度为 0.004 μg／mL，而没有规定使用 30 mm 比色皿的检测上限，且标准中提供的实例样品中六价铬浓度为 0.08 μg／mL，浓度较低，测定值相对误差为 0.13%。实践表明，此法测定六价铬浓度的相对误差远大于规定值。根据六价铬水质自动在线监测仪技术要求，环境监测行业要求测定水中六价铬浓度的相对误差应不大于5%。因此本研究拟通过缩小方法适用的浓度区间，以使测量精密度和准确度满足行业要求。

   为保证实验结果准确，确定吸光度与六价铬浓度之间的线性关系，共进行 6 组试验。每组试验在7 支比色管中分别加入 0，5，10，15，20，30，40 mL 铬标准使用液，按照 1.3 实验步骤，测得六价铬系列标准工作溶液的吸光度，绘制吸光度与六价铬质量浓度的标准工作曲线，6 组标准工作曲线如图 1 所示。

   比较图 1 中 6 组试验吸光度与六价铬浓度的拟合线性方程及相关系数，可以发现六价铬的质量浓度在 0.0～0.4 μg／mL 区间内与吸光度的线性明显较好，而在 0.4～0.8 μg／mL 区间内吸光度变化趋势波动明显。随着六价铬质量浓度的增大，吸光度增大的幅度明显降低。在 0.0～0.8 μg／mL，以六价铬实际配制的质量浓度为理论值，根据测定的吸光度利用线性方程计算得到的质量浓度为计算值，进行误差分析，6 组数据各浓度点对应的相对误差及每组平均相对误差见表 1。

   由表 1 可知，6 组试验的平均相对误差分别为11.8%，12.1%，12.6%，16.6%，12.1% 及 13.2%，而 六价铬对环境危害极大，测定其在水体中的含量需要尽量精确，显然这样的相对误差无法满足测定六价铬的精度要求。在 0～0.8 μg／mL 六价铬浓度的相对误差波动明显，误差棒可反映数据的不确定度大小，对数据进行不确定度分析，误差棒长度越大，表明数据不确定度越高，分析结果如图 2 所示。

   由 图 2 可 知，在 0.0～0.4 μg／mL，六 价 铬 质量浓度测定值的相对误差大于 0.4～0.8 μg／mL测定值的相对误差；0.0～0.4 μg／mL 六价铬质量浓度误差棒明显大于 0.4～0.8 μg／mL 的误差棒，即测定 0.0～0.4 μg／mL 六价铬相对误差的不确定度较大。而由图 1 已知，0.0～0.4 μg／mL 六价铬的质量浓度与吸光度线性关系良好，显然由拟合标准曲线所得六价铬的质量浓度与实际情况不符合。综上所述，0～0.8 μg／mL 并不是紫外可见分光光度法测定水中六价铬的最佳线性范围。

   根据上述结果，在 0～0.4 μg／mL 范围内六价铬质量浓度与吸光度线性良好。在 7 支比色管中依 次 加 入 0.0，2.5，5.0，7.5，10，15，20 mL 的 铬 标 准使用液，重复 1.3 实验步骤，配制成质量浓度分别为

0.0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.3，0.4 μg／mL 的系列铬标准工作溶液，依次测量其吸光度，绘制吸光度与六价铬质量浓度的标准工作曲线，共进行 6 组平行试验，缩小区间后的 6 组标准工作曲线如图 3 所示。由图

3 可知，0～0.4 μg／mL 铬标准工作溶液的 6 组试验，吸光度与六价铬质量浓度的线性关系得到大幅改善，相关系数得到较大提高，6 组试验拟合所得的线性方程趋于一致，并且相关系数均大于 0.99。对6组铬标准工作曲线进行误差分析，结果见表 2。

   由表 2 可知，在 0.0～0.4 μg／mL，6 组试验的平均相对误差分别为 3.4%，4.9%，4.5%，3.0%，3.0%及 4.1%，均小于 5%，满足紫外可见分光光度法测定水中六价铬的精度要求。同时在 0～0.05 μg／mL，六价铬质量浓度测定值的相对误差比其它区间偏大，波动明显。使用误差棒对 0.0～0.4 μg／mL 区间进行不确定度分析，六价铬标准工作曲线的误差棒 分 析 结 果 如 图 4 所 示。 由 图 4 可 知，在 0～0.05μg／mL，六价铬质量浓度测定值的平均相对误差为 7.4%，明显大于测定 0.05～0.4 μg／mL 六价铬质量浓度的相对误差，且不能满足测定精度要求；六价铬质量浓度误差棒在 0.0～0.05 μg／mL 明显于 0.05～0.4 μg／mL 区间，即 0.0～0.05 μg／mL 六价铬测定值的相对误差不确定度较大。虽然表 2 数据表明在 0～0.4 μg／mL 拟合的标准工作曲线线性方程平均相对误差满足紫外可见分光光度法测定精度要求，但考虑尽可能提高水中六价铬的测量精度，0.05～0.4 μg／mL 更为理想。

3 结语

   采用二苯碳酰二肼作为显色剂，利用紫外可见分光光度法进行测定水中的六价铬，吸光度与铬浓度成线性关系，在 0.05～0.4 μg／mL 线性关系最佳，测定相对误差最小。确定了紫外可见分光光度法测定水中六价铬最佳线性范围，可以利用水中六价铬质量浓度的测定结果判断其精确性，大幅提高了测定水中六价铬含量的工作效率，对提升测定水中六价铬的精度具有指导意义。