石墨爐原子吸收法測定紡織品中總鉛總鎘的方法探究

眾所周知，重金屬鉛、鎘對人體有著巨大的危害，它可影響人體的各類器官。特別是鉛會影響嬰幼兒的生長和智力發育，損傷認知功能、神經行為和學習記憶等腦功能，嚴重者造成癡呆。而鎘會對呼吸道產生刺激，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經呼吸被體內吸收，長期暴露在鎘元素的環境下會造成嗅覺喪失、牙齦黃斑或漸成黃圈，積存于肝或腎臟造成危害。而我們的日常生活都離不開衣食住行，每天穿著的衣服如果鉛鎘超標，后果不堪設想。因此GB 31701—2015《嬰幼兒及兒童紡織產品安全技術規范》[1]中對鉛和鎘兩種重金屬的限量做出了規定要求。該標準中總鉛總鎘的測定方法按GB/T 30157—2013《紡織品 總鉛和總鎘含量的測定》[2]執行。此方法中提到了測試儀器可以選擇電感耦合等離子體光譜儀（ICP-AES）或者原子吸收分光光度計，但標準中主要介紹了ICP-AES的儀器工作條件、標準工作曲線范圍以及檢出限等，并未對原子吸收法測定的細節做出規定。查閱相關文獻，發現一些學者對火焰原子吸收法測定紡織品中的總鉛總鎘進行了探究。如：王翔[3]采用火焰原子吸收法測定了紡織品中總鉛總鎘的含量，給出了合適的標準工作曲線線性范圍，優化了測試條件。莊健業[4]通過火焰原子吸收法測定紡織品中總鉛總鎘含量，計算出該方法檢出限Pb為2.80 mg/kg，Cd為0.68 mg/kg，回收率為90%～110%。而火焰原子吸收法測試的濃度范圍通常為ppm級別。但在實際檢測過程中，遇到樣品中鉛鎘含量低至ppb級別時，火焰原子吸收分光光度計測試濃度范圍可能達不到要求，則需要用到石墨爐原子吸收法或ICP-MS。但由于ICP-MS儀器昂貴，許多實驗室并未配備這樣的儀器。因此，本文采用石墨爐原子吸收分光光度計測試紡織品中總鉛總鎘的含量，優化儀器參數，建立一種便捷、高效、準確的檢測方法?？捎糜趯B/T 30157—2013《紡織品 總鉛和總鎘含量的測定》標準的補充。

1 試驗部分

1.1 儀器

ETHOS UP 微波消解儀（意大利 Milestone），PinAAcle 900T 石墨爐原子吸收分光光度計（美國PerkinElmer），電子天平（梅特勒托利多儀器有限公司），趕酸儀（北京萊伯泰科有限公司）。

1.2 試劑

鉛標準儲備溶液（100μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心），鎘標準儲備溶液（100μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心），優級純硝酸（南京化學試劑有限公司），優級純硝酸鎂（南京化學試劑有限公司），優級純磷酸二氫銨（南京化學試劑有限公司），二級水。

1.3 測試步驟

1.3.1 待測液制備

將試樣剪碎至5mm×5mm的小片，稱取0.2g左右的試樣，精確至0.0001g。置于消解罐中，加入8.0mL濃硝酸，同時在另一個空消解罐中加入8mL濃硝酸作為空白。消解程序為10min升溫至180℃，保持5min，冷卻5min后取出消解罐。打開消解罐，置于150℃的趕酸儀上趕酸后，用純水分3次沖洗消解罐，轉移至50mL容量瓶中，最后用純水定容至刻度線。過水相濾膜后，濾液盡快上機測試。

1.3.2 基體改進劑配制

稱取1mg NH4H2PO4與0.06mg Mg(NO3)2純水溶解并定容至100mL。

1.3.3 儀器工作條件

進樣量為：10μL。分析波長：鉛（Pb）:283.31nm；鎘（Cd）：228.80nm。讀數方式：峰面積（背景扣除）。基體改進劑進樣量：5μL。

兩種元素的石墨爐程序分別見表1和表2。

表2 鎘的石墨爐程序

1.3.4 標準溶液及樣品測試

用3% HNO3將鉛標準儲備溶液稀釋至濃度50μg/L，鎘標準儲備溶液稀釋至5μg/L，設置儀器的分析條件，點燃待測元素燈，調節取樣針位置，然后利用儀器的自動進樣器逐級稀釋成合適的線性范圍，測試標準溶液以及樣液的吸光度值。

1.3.5 計算

試樣中的重金屬元素i的含量，按式（1）計算。

式中：wi—— 試樣中重金屬元素i的總含量，mg/kg；ci——樣液中待測重金屬元素i的濃度，μg/L；c0——空白溶液中待測重金屬元素i的濃度，μg/L；V——樣液的總體積，mL；m——試樣的質量，g。

2 結果與討論

2.1 線性范圍

通過儀器的自動進樣器將鉛的濃度稀釋為10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L、50μg/L；鎘標準溶液的濃度稀釋為1.0μg/L、2.0μg/L、3.0μg/L、4.0μg/L。

在1.3.3的條件下測定的工作曲線方程、相關系數及線性范圍見表3。

由表3可以看出鉛元素濃度在10μg/L～50μg/L 范圍內線性良好，鎘元素在濃度范圍1μg/L～4μg/L內線性良好。

表3 鉛、鎘元素線性范圍、線性回歸方程和線性相關系數

2.2 檢出限

分別測試11份空白樣品中鉛、鎘的含量，計算該方法的檢出限。檢出限按照式（2）計算。結果詳見表4。

式中：DL——檢出限，mg/kg；Si——11份空白樣品的標準偏差，%。

由表4中數據可知，鉛檢出限低至1.241mg/kg，鎘檢出限低至0.102mg/kg。

表4 檢出限

2.3 回收率

向空白樣品中分別加入不同濃度的鉛、鎘標準溶液，按照1.3.1的方法處理后的樣液上機測試，測試后的濃度以及理論加標濃度詳見表5。

表5的回收率計算結果顯示，鉛的回收率為98%～105%，鎘的回收率為97%～103%；回收率均高于95%，說明該方法準確度高。

表5 回收率

2.4 精密度

向空白樣品中分別加入不同濃度的鉛、鎘標準溶液，按照1.3.1的方法處理后的樣液進行6組平行測試，詳細結果見表6。

表6 不同加標濃度樣品精密度測試

樣品的精密度以平行測試的6組樣品濃度的RSD表示，鉛、鎘加標后樣品濃度的RSD均小于5%，可見石墨爐法測試的重復性很好。

3 結論

3.1 本文參照GB/T 30157—2013方法對樣品進行前處理，采用了石墨爐原子吸收分光光度計進行檢測。與GB/T 30157—2013中的前處理方法唯一不同的是，經石墨爐檢測的樣品需要趕酸，以免對石墨管造成損害。

3.2 本文測試的鉛、鎘兩種元素在一定濃度范圍內其線性相關系數均大于0.999，線性良好，檢出限甚至低于GB/T 30157—2013中的規定，加標回收率能夠達到95%以上，RSD也控制在5%以內，結果表明該方法在檢出限、回收率、精密度等方面均能夠達到國家標準的要求。