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(fā)育，損傷認(rèn)知功能、神經(jīng)行為和學(xué)習(xí)記憶等腦功能，嚴(yán)重者造成癡呆。而鎘會對呼吸道產(chǎn)生刺激，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，長期暴露在鎘元素的環(huán)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(biāo)，后果不堪設(shè)想。因此GB 31701—2015《嬰幼兒及兒童紡織產(chǎn)品安全技術(shù)規(guī)范》[1]中對鉛和鎘兩種重金屬的限量做出了規(guī)定要求。該標(biāo)準(zhǔn)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(zhí)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(biāo)準(zhǔn)中主要介紹了ICP-AES的儀器工作條件、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線范圍以及檢出限等，并未對原子吸收法測定的細(xì)節(jié)做出規(guī)定。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)一些學(xué)者對火焰原子吸收法測定紡織品中的總鉛總鎘進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍，優(yōu)化了測試條件。莊健業(yè)[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(dá)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(yōu)化儀器參數(shù)，建立一種便捷、高效、準(zhǔn)確的檢測方法。可用于對GB/T 30157—2013《紡織品 總鉛和總鎘含量的測定》標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（100μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心），優(yōu)級純硝酸（南京化學(xué)試劑有限公司），優(yōu)級純硝酸鎂（南京化學(xué)試劑有限公司），優(yōu)級純磷酸二氫銨（南京化學(xué)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(zhuǎn)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(jī)測試。

1.3.2 基體改進(jìn)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(jìn)樣量為：10μL。分析波長：鉛（Pb）:283.31nm；鎘（Cd）：228.80nm。讀數(shù)方式：峰面積（背景扣除）。基體改進(jìn)劑進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品測試

用3% HNO3將鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液稀釋至濃度50μg/L，鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液稀釋至5μg/L，設(shè)置儀器的分析條件，點燃待測元素?zé)簦{(diào)節(jié)取樣針位置，然后利用儀器的自動進(jìn)樣器逐級稀釋成合適的線性范圍，測試標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性范圍

通過儀器的自動進(jìn)樣器將鉛的濃度稀釋為10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L、50μg/L；鎘標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系數(shù)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(nèi)線性良好，鎘元素在濃度范圍1μg/L～4μg/L內(nèi)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(guān)系數(shù)

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(jié)果詳見表4。

式中：DL——檢出限，mg/kg；Si——11份空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差，%。

由表4中數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.3.1的方法處理后的樣液上機(jī)測試，測試后的濃度以及理論加標(biāo)濃度詳見表5。

表5的回收率計算結(jié)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.3.1的方法處理后的樣液進(jìn)行6組平行測試，詳細(xì)結(jié)果見表6。

表6 不同加標(biāo)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(biāo)后樣品濃度的RSD均小于5%，可見石墨爐法測試的重復(fù)性很好。

3 結(jié)論

3.1 本文參照GB/T 30157—2013方法對樣品進(jìn)行前處理，采用了石墨爐原子吸收分光光度計進(jìn)行檢測。與GB/T 30157—2013中的前處理方法唯一不同的是，經(jīng)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(nèi)其線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，線性良好，檢出限甚至低于GB/T 30157—2013中的規(guī)定，加標(biāo)回收率能夠達(dá)到95%以上，RSD也控制在5%以內(nèi)，結(jié)果表明該方法在檢出限、回收率、精密度等方面均能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。