柱后衍生離子色譜法測定玩具中可遷移Cr(Ⅵ)

霍巨垣， 陳麗瓊*, 王 欣, 鐘新林

(1.深圳市計量質(zhì)量檢測研究院，廣東深圳 518109；2.賽默飛世爾科技，廣東廣州 510770)

鉻在自然界中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在。Cr(Ⅲ)是人體的一種必須微量元素，在正常食品補(bǔ)給劑量下，Cr(Ⅲ)是無毒的[1]，但較高劑量的Cr(Ⅲ)則會引起細(xì)胞毒性反應(yīng)，長期的累積毒性還有待進(jìn)一步的研究[2]。Cr(Ⅵ)具有很大的毒性，在生物體系內(nèi)具有很強(qiáng)的流動性，以鉻酸根和鉻酸氫根離子通過細(xì)胞膜。Cr(Ⅵ)化合物具有免疫毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、腎臟毒性以及致癌性等，其致癌性已被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)及美國政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家協(xié)會(ACGIH)確認(rèn)。

Cr(Ⅵ)對人體的危害早已引起人們的重視，很多國家和地區(qū)相繼出臺了法規(guī)[3,4]，限制Cr(Ⅳ)的使用。歐盟玩具安全新指令[4]對可遷移元素的限量要求從原來的8種增加到19種，而且分別對Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ) 進(jìn)行了限量要求；三類玩具材料中的可遷移Cr(Ⅵ)限量分別為0.02、0.005、0.2 mg/kg。新指令對Cr(Ⅵ)的限量非常低，傳統(tǒng)的二苯碳酰二肼分光光度法[5 - 7]的靈敏度已不能滿足檢測要求[8]。因此，建立一種可以快速、靈敏、準(zhǔn)確測定玩具中可遷移Cr(Ⅵ)的方法具有十分重要的意義。

近年來，很多學(xué)者致力于研究用色譜方法與電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)聯(lián)用技術(shù)來分離檢測Cr(Ⅵ)。這里的色譜方法包括高效液相色譜法(HPLC)[9 - 11]和離子色譜法(IC)[12 - 14]。色譜方法與ICP-MS法聯(lián)用技術(shù)可以結(jié)合色譜法的高分離能力和ICP-MS的高靈敏檢測，可以檢測低至0.01 μg/L的Cr(Ⅵ)，可滿足玩具中Cr(Ⅵ)的檢測要求。但色譜與ICP-MS聯(lián)用技術(shù)所用設(shè)備昂貴，且運(yùn)行費(fèi)用也比較高，不是每個常規(guī)分析實(shí)驗(yàn)室都能配備。

本實(shí)驗(yàn)采用離子色譜結(jié)合紫外-可見光譜檢測技術(shù)，建立了Cr(Ⅵ)的測定方法。與目前色譜-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)相比，方法的檢出限略高，為0.005 mg/kg，但基本可以滿足三類玩具材料對Cr(Ⅵ)的檢測要求，而且本方法僅需要用到配備紫外檢測器的離子色譜，設(shè)備相對簡單，更適合大范圍推廣。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ICS-1600離子色譜儀(美國，熱電費(fèi)世爾公司)，配有Ultimate 3000可變波長檢測器和柱后衍生裝置；AS7陰離子分析柱(250×4 mm，美國熱電費(fèi)世爾公司)；水浴控溫?fù)u床(德國，JULABO公司);C18小柱。

Cr(Ⅵ)單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(GBW(E)080257/12051)：100 mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；HCl、(NH4)2SO4、氨水、甲醇、H2SO4均為優(yōu)級純；1,5-二苯碳酰二肼(DPC)為分析純；實(shí)驗(yàn)室用水由Mili-Q Element純水機(jī)制得(美國Milipore公司)。色譜進(jìn)樣前所有樣品溶液都經(jīng)0.45 μm PES聚醚砜濾膜(德國Membrana公司)過濾。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1測試試樣的制備按BS EN 71-3:2013[15]進(jìn)行。

1.2.2測試試樣中Cr(Ⅵ)的提取使用適當(dāng)大小的容器，將制備好的測試試樣用質(zhì)量為其50倍、濃度為0.07 mol/L的HCl與其混合。在溫度為37±2 ℃的水浴搖床中振蕩1 h，然后在37±2 ℃下放置1 h后。立即將混合物中的固體物有效分離，先使用膜過濾器過濾，然后根據(jù)需要在5 000 g條件下離心分離。所得提取液用氨水(1+1)調(diào)節(jié)pH值至7.0～8.0，待測。對于深色樣品提取液，必要時用C18小柱或其它有效方式進(jìn)行脫色。

1.2.3儀器條件色譜柱：IonPac AS7分析柱(250×4 mm)與IonPac AG7A保護(hù)柱(50×4 mm)。淋洗液為250 mmol/L (NH4)2SO4-100 mmol/L氨水溶液(pH=7～8)，等度洗脫，流速：1.0 mL/min。柱后衍生劑為含2 mmol/L DPC、10%甲醇、2.5%H2SO4的水溶液，流速：0.5 mL/min。檢測波長：530 nm。進(jìn)樣量：1 200 μL。

1.2.4標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制取Cr(Ⅵ) 標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液用流動相配制標(biāo)準(zhǔn)系列，濃度分別為0、0.10、0.20、0.50、1.0、5.0、10、20、50 μg/L，須現(xiàn)配現(xiàn)用。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性與定量方法分析

Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖如圖1。判斷保留時間6.004 min處為Cr(Ⅵ)峰。因此，本方法以Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜峰的保留時間進(jìn)行定性，峰面積外標(biāo)法進(jìn)行定量。

2.2 柱后衍生劑流速的選擇

考察了柱后衍生劑流速對Cr(Ⅵ)峰面積的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，當(dāng)柱后衍生劑小于0.5 mL/min時，Cr(Ⅵ)的響應(yīng)值隨著流速增大而增大，而當(dāng)柱后衍生劑大于等于0.5 mL/min時，Cr(Ⅵ)的響應(yīng)值隨著流速增大基本保持恒定。這是因?yàn)镈PC跟Cr(Ⅵ)反應(yīng)需要在一定的酸度下進(jìn)行的，當(dāng)流速過小時，柱后衍生劑跟流動相混合后的酸度不足，DPC和Cr(Ⅵ)反應(yīng)不完全。

2.3 線性范圍和檢出限

用NH4Cl溶液配制了0.1～50 μg/L的Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，一次進(jìn)樣，以各溶液Cr(Ⅵ)色譜峰的面積對濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，擬合直線的相關(guān)系數(shù)為0.9997。檢測0.1 μg/L Cr(Ⅵ)溶液，軟件計算信噪比約為3，得出在進(jìn)樣量為1 200 μL時，本方法對玩具材料中Cr(Ⅵ)的檢出限為0.005 mg/kg。方法基本能夠達(dá)到新指令2009/48/EC對三類玩具材料的檢測要求。

圖1 Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of standard solution of Cr(Ⅵ)(a)blank solution;(b)1 μg/L Cr(Ⅵ) solution.

圖2 衍生劑流速對0.5 μg/L Cr(Ⅵ)響應(yīng)值的影響Fig.2 Effects of the flow rate of derivatization reagent on the response of 0.5 μg/L Cr(Ⅵ)

2.4 加標(biāo)回收率和精密度

為了驗(yàn)證本方法的準(zhǔn)確度和精密度，選取了5類玩具的Cr(Ⅵ)陰性材料(墨水、塑料、涂層、布料、紙張)，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，計算加標(biāo)回收率；同時進(jìn)行7次平行樣的獨(dú)立分析，計算方法精密度(RSD)，結(jié)果見表1。從表1可見，RSD≤5%；墨水0.10 μg/L加標(biāo)水平的回收率為92.8%；0.50 μg/L加標(biāo)水平的回收率為95.4%～102.4%；5.0 μg/L加標(biāo)水平的回收率為99.4%～100.6%。

表1 加標(biāo)回收率和精密度測定

2.5 實(shí)際樣品測試

本實(shí)驗(yàn)對50個采自深圳各大商場、批發(fā)市場的玩具進(jìn)行檢測，涵蓋5大類主要玩具材料，包括塑料、涂層、織物、木料、皮革。測試結(jié)果表明，有1個玩具的皮革材料的Cr(Ⅵ)超過了2009/48/EC的限值要求，這可能是皮革在加工中使用了含Cr(Ⅵ)的鞣劑或顏料引入的。

3 結(jié)論

采用柱后衍生離子色譜法對玩具材料中可遷移Cr(Ⅵ)進(jìn)行檢測，選用AS7色譜柱作為分離柱，以(NH4)2SO4溶液洗脫，用DPC進(jìn)行柱后衍生，獲得很好的檢測效果。當(dāng)進(jìn)樣量為1 200 μL時，對玩具材料中Cr(Ⅵ)的檢出限為0.005 mg/kg。方法操作簡便，靈敏度基本能夠滿足新指令對玩具材料中可遷移Cr(Ⅵ)的檢測要求,而且所需設(shè)備相對于聯(lián)用技術(shù),購置和運(yùn)行費(fèi)用都比較低,更容易大范圍推廣。