微波消解- 電感耦合等離子體發射光譜法測定水晶泥中有害元素

杜培 那勃

（1、天津市和平區岳陽道小學，天津300000 2、天津市產品質量監督檢測技術研究院，國家金銀飾品質量監督檢驗中心（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入市場。水晶泥又名史萊姆泥，得名源于其英文“slime”。由于其質軟易塑，且具有顏色豐富、香味多變等特點，目前深受小學生喜愛。

不過，兒童玩具的安全性理應引起足夠的關注和重視。作為一款熱銷產品，水晶泥的安全性如今已引發一定關注。此前，已有質檢機構對水晶泥安全性進行了風險分析，分析表明其安全性隱患主要來源于其中含有的硼砂。此外，也有相關機構對水晶泥中硼含量的測定進行了研究。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。目前玩具類國家標準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行限量規定，標準僅規定了對銻、砷、鋇、鎘、鉻、鉛、汞、硒八種有害元素的遷移量限量。然而，國家標準中并未規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果存在一定差異，因此遷移量測試結果需要乘以校正系數，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，其測定的遷移量數值可能會由于校正系數的存在而被降低，從而造成質檢機構的誤判。

基于以上原因，開發出一種新型、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，從而規范企業生產，有效保障消費者身心健康。

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準曲線

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，微波消解已廣泛應用于食品、食品接觸材料、化妝品、兒童玩具等領域[4-7]。根據試樣材質，選擇恰當的消解條件將試樣完全溶解，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點，已廣泛應用于食品、食品接觸材料、化妝品等領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射光譜儀（ICP-OES），美國PerkinElmer 公司，Avio 200；

超純水制備系統，默克化工技術（上海）有限公司，明澈-D 24UV；

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

汞單元素標準溶液，編號GSB04-1729-2004，1000 μg/mL；

鋇單元素標準溶液，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%），優級純，天津市科密歐化學試劑有限公司；

氫氟酸，優級純，天津市風船化學試劑科技有限公司；

雙氧水（30%），分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司；

實驗所用燒杯均為聚四氟乙烯材質，所用容量瓶均為塑料材質；

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，放入微波消解儀進行預消解，溫度設定為120℃，預消解30min。反應結束后，發現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 號罐體附近出現較多飛濺物，應為加入雙氧水后反應較為劇烈導致。考慮到微波消解時罐內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，放入微波消解儀進行消解，120℃消解30min，同時做空白實驗和加標回收實驗。

2 結果與討論

2.1 元素檢出限的計算

按1.2 工作條件對試劑空白進行20 次測定，3 倍于空白值的標準偏差即為檢出限（IUPAC 定義）。通過對空白溶液進行測定，標準曲線如圖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、相對標準偏差（n=6）和加標回收率

圖2 水晶泥樣品的測試譜圖

通過表1 數據可知，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，確保結果準確有效。

2.2 有害元素含量、相對標準偏差（RSD）和加標回收實驗結果

根據1.2 儀器參數及1.3 實驗過程對試樣溶液及加標回收液進行測試，測試相對標準偏差（RSD）時，測試次數為6 次，測試所得有害元素含量、相對標準偏差和加標回收數據如表2 所示，樣品測試譜圖如圖2 所示。

通過表2 數據可以得知，本次實驗RSD 均小于2%，說明該方法具有較好的精密度。加標回收率在82.0～104.2%之間，滿足分析實驗質控要求。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元素，其含量應引起生產商和消費者的足夠重視。

如今，水晶泥在小學生中受到廣泛歡迎。課間時經常可見學生們用水晶泥進行游戲，由于部分小學生經常吮吸、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、吞咽等方式進入人體。人體內生化過程較為復雜，且重金屬元素多難以排出。因此，生產廠家應嚴格注意生產用料來源，確保其安全無害。消費者特別是兒童在使用過程中，也應避免吞咽，以免引起對身體的急性或慢性傷害。質檢機構更應加強對此類產品的管控，確保其安全有效。

3 結論

本研究開發出一種微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測試有害元素的方法，該方法操作簡單快捷、準確度高，適用于水晶泥玩具中有害元素的測試。與此同時，希望此類產品的安全性引起廠家和監管機構的足夠重視，嚴格規范管理，保障消費者安全。