微波消解- 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定水晶泥中有害元素

杜培 那勃

（1、天津市和平區(qū)岳陽道小學(xué)，天津300000 2、天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院，國家金銀飾品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（天津），天津300000）

可塑性類玩具主要包括橡皮泥、膠泥、彩泥等。近年來，一種名為水晶泥的新型可塑性玩具開始逐漸進(jìn)入市場。水晶泥又名史萊姆泥，得名源于其英文“slime”。由于其質(zhì)軟易塑，且具有顏色豐富、香味多變等特點，目前深受小學(xué)生喜愛。

不過，兒童玩具的安全性理應(yīng)引起足夠的關(guān)注和重視。作為一款熱銷產(chǎn)品，水晶泥的安全性如今已引發(fā)一定關(guān)注。此前，已有質(zhì)檢機(jī)構(gòu)對水晶泥安全性進(jìn)行了風(fēng)險分析，分析表明其安全性隱患主要來源于其中含有的硼砂。此外，也有相關(guān)機(jī)構(gòu)對水晶泥中硼含量的測定進(jìn)行了研究。分析表明，水晶泥中含有的硼砂具有一定毒性，若不慎吞入可能對兒童健康產(chǎn)生一定影響[1-3]。

不過，水晶泥配方多樣，其中可能含有多種重金屬元素。目前玩具類國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6675.4-2014《玩具安全 第4 部分:特定元素的遷移》中未對硼元素含量進(jìn)行限量規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了對銻、砷、鋇、鎘、鉻、鉛、汞、硒八種有害元素的遷移量限量。然而，國家標(biāo)準(zhǔn)中并未規(guī)定以上八種元素含量的限量，且由于不同實驗室之間測試結(jié)果存在一定差異，因此遷移量測試結(jié)果需要乘以校正系數(shù)，可能造成報出的遷移量與真實值之間存在一定偏差。倘若某款水晶泥中含有一定量的有害元素，其測定的遷移量數(shù)值可能會由于校正系數(shù)的存在而被降低，從而造成質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的誤判。

基于以上原因，開發(fā)出一種新型、快速測定水晶泥中有害元素含量的方法是十分必要的。有害元素含量測試可以真實反映出材料本身的有害元素含量，從而規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)，有效保障消費(fèi)者身心健康。

表1 銻、砷、鋇、鎘、鉻、鉛、汞、硒八種有害元素的測試波長與檢出限

圖1 銻、砷、鋇、鎘、鉻、鉛、汞、硒八種有害元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

作為一類可塑性玩具，如何有效測定其中有害元素含量為最大的難點之一。水晶泥成分較為復(fù)雜，普通的水溶或酸溶處理方法可能無法完全溶解樣品。目前，微波消解已廣泛應(yīng)用于食品、食品接觸材料、化妝品、兒童玩具等領(lǐng)域[4-7]。根據(jù)試樣材質(zhì)，選擇恰當(dāng)?shù)南鈼l件將試樣完全溶解，從而測得試樣中待測元素的真實含量。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）因其具有操作簡單、測試速度快，同時具有較低的元素檢出限等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于食品、食品接觸材料、化妝品等領(lǐng)域中有害元素含量測試[8-10]。本研究通過系列實驗，探索出一種微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定水晶泥中有害元素含量的檢測方法。

1 實驗

1.1 主要實驗材料及儀器

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES），美國PerkinElmer 公司，Avio 200；

超純水制備系統(tǒng)，默克化工技術(shù)（上海）有限公司，明澈-D 24UV；

多 元 素 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液， 含 As、Sb、Se、Cd、Cr、Pb， 編 號GNM-M091268-2013，GNM-M171892-2013，100 μg/mL；

汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，編號GSB04-1729-2004，1000 μg/mL；

鋇單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，編號GSB04-1717-2004，1000 μg/mL；

微波消解儀，奧地利安東帕（中國）有限公司，Multiwave ECO OVEN；

硝酸（65-68%），鹽酸（36-38%），優(yōu)級純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；

氫氟酸，優(yōu)級純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；

雙氧水（30%），分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；

實驗所用燒杯均為聚四氟乙烯材質(zhì)，所用容量瓶均為塑料材質(zhì)；

某品牌水晶泥。

1.2 儀器工作條件

ICP-OES：RF 功率：1300W，冷卻氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.2L/min；溶液提升量：1.5mL/min；積分時間：30s。

1.3 微波消解條件探討

精確稱取0.50g 水晶泥樣品4 份于聚四氟乙烯消解罐中，其中1 號消解罐加入硝酸1mL，2 號消解罐加入硝酸1mL 和鹽酸3mL，3 號消解罐加入硝酸1mL、鹽酸3mL 和氫氟酸1mL，4號消解罐加入硝酸1mL、鹽酸3mL、氫氟酸1mL 和雙氧水1mL。消解罐均敞口，放入微波消解儀進(jìn)行預(yù)消解，溫度設(shè)定為120℃，預(yù)消解30min。反應(yīng)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)1 號與2 號罐中水晶泥樣品均未完全溶解，3 號與4 號罐中水晶泥樣品均完全溶解，但4 號罐體附近出現(xiàn)較多飛濺物，應(yīng)為加入雙氧水后反應(yīng)較為劇烈導(dǎo)致。考慮到微波消解時罐內(nèi)壓力過大可能對罐體及儀器造成損害，故在樣品可以完全消解的情況下，選擇3 號罐消解條件進(jìn)行消解。

1.4 實驗過程

精確稱取0.50g 水晶泥于聚四氟乙烯消解罐中，用移液槍分別加入硝酸1mL、鹽酸3mL、氫氟酸1mL。擰緊消解罐蓋子，放入微波消解儀進(jìn)行消解，120℃消解30min，同時做空白實驗和加標(biāo)回收實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 元素檢出限的計算

按1.2 工作條件對試劑空白進(jìn)行20 次測定，3 倍于空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差即為檢出限（IUPAC 定義）。通過對空白溶液進(jìn)行測定，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1 所示，ICP-OES 測試所用波長及計算所得元素檢出限如表1 所示。

表2 測試所得有害元素含量、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）和加標(biāo)回收率

圖2 水晶泥樣品的測試譜圖

通過表1 數(shù)據(jù)可知，在所選波長下，待測元素檢出限均低于0.02mg/L，說明儀器在上述波長下具有較低的檢出限。較低的檢出限意味著可以檢出較低濃度的元素，確保結(jié)果準(zhǔn)確有效。

2.2 有害元素含量、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）和加標(biāo)回收實驗結(jié)果

根據(jù)1.2 儀器參數(shù)及1.3 實驗過程對試樣溶液及加標(biāo)回收液進(jìn)行測試，測試相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）時，測試次數(shù)為6 次，測試所得有害元素含量、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和加標(biāo)回收數(shù)據(jù)如表2 所示，樣品測試譜圖如圖2 所示。

通過表2 數(shù)據(jù)可以得知，本次實驗RSD 均小于2%，說明該方法具有較好的精密度。加標(biāo)回收率在82.0～104.2%之間，滿足分析實驗質(zhì)控要求。本次實驗中，砷、鉛、鎘、鉻、鋇五種有害元素均有檢出，雖含量較低，但作為對人體存在危害的化學(xué)元素，其含量應(yīng)引起生產(chǎn)商和消費(fèi)者的足夠重視。

如今，水晶泥在小學(xué)生中受到廣泛歡迎。課間時經(jīng)常可見學(xué)生們用水晶泥進(jìn)行游戲，由于部分小學(xué)生經(jīng)常吮吸、啃咬手指，一旦此類玩具中含有較高含量的有害元素，很可能通過吮吸、吞咽等方式進(jìn)入人體。人體內(nèi)生化過程較為復(fù)雜，且重金屬元素多難以排出。因此，生產(chǎn)廠家應(yīng)嚴(yán)格注意生產(chǎn)用料來源，確保其安全無害。消費(fèi)者特別是兒童在使用過程中，也應(yīng)避免吞咽，以免引起對身體的急性或慢性傷害。質(zhì)檢機(jī)構(gòu)更應(yīng)加強(qiáng)對此類產(chǎn)品的管控，確保其安全有效。

3 結(jié)論

本研究開發(fā)出一種微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測試有害元素的方法，該方法操作簡單快捷、準(zhǔn)確度高，適用于水晶泥玩具中有害元素的測試。與此同時，希望此類產(chǎn)品的安全性引起廠家和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的足夠重視，嚴(yán)格規(guī)范管理，保障消費(fèi)者安全。