煙花爆竹用煙火藥劑重金屬檢測方法研究

唐炳祥 梁杰

摘 要：在分析化學中，分析方法可分為兩大類：化學分析和儀器分析。在今天，工具分析的使用越來越多。文章采用ICP方法對煙花爆竹中煙火藥劑的重金屬含量進行了檢測。結(jié)論：該方法準確，可用于煙火物品中重金屬的檢測。

關(guān)鍵詞：煙花爆竹研究;煙火藥劑重金屬檢測;方法

煙花爆竹有著悠久的歷史傳承，歷史賦予了煙花爆竹厚重的文化元素，近年來，多地因環(huán)境保護的原因，對煙花爆竹出臺了“一刀切”的禁放政策。煙花爆竹的燃放確實會帶來環(huán)境污染，尤其是燃放殘余物中的金屬顆粒，更容易導致對大氣的污染和對人體的傷害，這是煙花爆竹產(chǎn)業(yè)必須正視的一個問題，本文提出對煙花爆竹用煙火藥劑的重金屬的檢測方法研究，旨在為產(chǎn)業(yè)薄弱的技術(shù)基礎(chǔ)提供一些參考，也為地方政府科學制定煙花爆竹的管理政策提供一些技術(shù)的支撐，讓產(chǎn)業(yè)對重金屬的使用及其檢測都能有據(jù)可依，從而促進煙花爆竹向環(huán)保的方向轉(zhuǎn)型升級，繼而延續(xù)煙花爆竹的歷史傳承。

1 煙火藥劑中重金屬的危害

1.1 對空氣的影響

以天津市為例，2016年至2017年期間，環(huán)境保護部門的煙花爆竹監(jiān)測點記錄顯示可吸入顆粒物濃度顯著升高，主要檢測了PM2.5、PM10的顆粒物中含有重金屬。煙花燃放對PM的影響很大。在公歷2016年2月7-22日以及2017年1月27日-2月11日期間，監(jiān)測點樣品的金屬和非金屬濃度達到了最高水平。增加最多的是重金屬釩、鉻、鎳、鍶、鈦濃度，比正常值高出400～500倍，錳、鉬的濃度高出200～300倍，鉛、銅和鈷高出約80～90倍，鎘和砷高出20倍左右。汞、鈣、硒、溴、硅、磷的濃度沒有升高。同時，煙花爆竹燃放對二氧化碳的影響最大;2016年和2017年二氧化碳的峰值分別為412和103ug/m3，

變化趨勢與PM的變化趨勢基本一致。

人體吸入這些金屬，就會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害。因煙花燃放在大氣中廣泛分布的重金屬，一旦被人體吸入，不能被降解，通過不斷在體內(nèi)的累積，直接威脅人體健康，如日本發(fā)生的水俁?。ü廴荆┖凸峭床。ㄦk離子污染）等公害病，都是由重金屬離子污染引起的。

1.2 顆粒物對人體健康的影響

“荷蘭應用科學組織TNO曾專門做過一個煙花燃放粉塵檢測實驗。數(shù)據(jù)表明，煙花爆竹燃放所產(chǎn)生的粉塵60%超過10um;25%在10um～5um之間，是人體可以吸人的;對人體危害最大的5um以下的即PM2.5占5%?！蹦壳俺鞘腥巳核┞兜念w粒物濃度水平對健康會產(chǎn)生有害效應。這些發(fā)現(xiàn)表明健康風險與PM10的短期暴露有關(guān)，并且這種相關(guān)性在發(fā)達國家和發(fā)展中國家是相似的。

2 研究煙花爆竹用煙火藥劑重金屬檢測方法的目的

煙花爆竹能夠呈現(xiàn)出五彩繽紛的姿態(tài)，系因使用了多種金屬元素，因為采用了焰色反應的化學原理，燃放后也勢必產(chǎn)生金屬的顆粒殘余物，某些顆粒物甚至會對人體可能造成危害。目前煙花爆竹產(chǎn)業(yè)對金屬的使用尤其是重金屬的使用缺少一些技術(shù)指導，尤其對重金屬的檢測方法缺少研究。因此我們只有了解煙火藥劑中重金屬的含量和種類，才能有效地預防重金屬可能帶來的傷害，也才能讓煙花爆竹產(chǎn)業(yè)真正向環(huán)保型轉(zhuǎn)型。在燃放煙花爆竹的過程中會產(chǎn)生各種微小的顆粒，而這些微小的顆粒是在煙花爆竹的生產(chǎn)過程中，為了產(chǎn)生更好的燃燒效果，在煙火藥劑中加入的金屬粉末。這些金屬粉末中經(jīng)常會含有鉛鉻等化合物，這些化合物如果嚴重超標就會在燃放時就會對人體造成較大的傷害，所以人們通過對煙花爆竹中用煙火藥劑重金屬的含量進行檢測，使煙花爆竹在燃放的過程中減少重金屬對人體的傷害，使煙花爆竹真正的達到綠色的環(huán)保，人們在欣賞煙花燃放時的美景時也不會對人體造成太大的影響。

3 煙花爆竹用煙火藥劑重金屬檢測方法與試驗

3.1 檢測方法

為了對煙花藥劑的重金屬含量的檢測方法進行詳細的檢查，有必要先做實驗的準備。在準備實驗儀器和試劑的同時，從相應的煙花公司購進樣品，進行了煙花樣品的前期處理，取一部分煙花樣品放在高型燒杯中，并且用適量的水潤濕，沿著杯壁緩慢的加入水，等待反應停止后，再進行提取樣品。樣品預處理完畢后還要進行溶液的配制工作，并且利用儀器選取最佳的工作參數(shù)。

3.1.1 濕式消解法

煙花爆竹燃放后產(chǎn)生多種鮮艷效果的成分是多種無機元素燃燒后的煙火效果，煙火劑的無機元素也不容易準確分析，在樣品處理中，煙火劑通常是濃縮的無機酸和強氧化劑來溶解短的無機元素。其缺點是酸含量高且呈白色。該方法操作簡單，使用方便，準確度高，工作周期短，可處理大量樣品，但容易染色，準確度低，試劑較多。有時特別是復雜的樣品很容易消化不完全。

3.1.2 干灰化法

該方法包括在合適的溫度下，在石英坩堝的馬弗爐中燃燒助燃劑，燃燒去除有機成分，然后用酸溶解，將微量元素轉(zhuǎn)化為可測量元素。該方法具有設備簡單、溶劑含量低、操作量大等優(yōu)點。缺點：加熱時間長，耗電量大。對于汞、砷、硒等揮發(fā)性元素的測定，高溫灰化法容易造成元素損失，影響結(jié)果的準確性。因此，這個方法是不可取的。

3.1.3 溶劑提取法

在煙花爆竹中加入六氯苯、六氯乙烷、沒食子酸、糊精、聚氯乙烯、氯化石蠟、樹脂等有機化學品，可提高爆燃效果和燃燒速度。為了準確分析煙火成分的有機成分，樣品通常采用溶劑萃取法進行處理。不同的物質(zhì)在同一溶劑中有不同的溶解度。根據(jù)組分在溶劑中的溶解度，將其全部或部分分離稱為溶劑萃取。

3.2 檢測注意事項

金屬樣品的預處理方法主要有干石灰法、微波消解法等，但干石灰法耗時太長，所需溫度過高，無法對無機樣品進行相應的分解。這樣，可以使用其他方法來測試消防火災和重金屬的實驗過程中，所選樣本通常具有較高的氧化能力來消化御水、電加熱土壤和微波消解，分別用勞動，最后確定，并將測定結(jié)果幾乎相同。在實驗過程中，應考慮方法的精度和相對偏差。每個樣品應同時進行兩次或兩次以上的試驗，試驗應采用相同的預處理方法同時進行。通過相應的試驗，可以確定最可靠的試驗方法。在試驗中試驗時間較短的可用于測定燃燒介質(zhì)中鉛、鉻等元素的含量。

3.3 試驗與結(jié)果

3.3.1 實驗準備

①測試設備與試劑之間的感應耦合。等離子體發(fā)射光譜儀（SeymourICPI6300）、無水乙醇（分析純）、丙酮（分析純度）、硝酸（分析純）、鹽酸（分析純）、乙二胺四乙酸二鈉（分析純）、煙花樣品;②樣品預處理。分離和粉碎是在GB/t15813-1995煙花藥物樣品的實驗基礎(chǔ)上進行的。每個樣品應生產(chǎn)一個標準庫存樣品和兩個平行的非標準樣品，以確定回收率。首先稱量1g樣品，放入4號干砂漏斗中，加入20mL無水乙醇，每次浸泡過濾幾次。將過濾后的渣浸在熱砂漏斗中，靜置5min后取出。將濾液加入超過500mL的燒杯中，放入引擎蓋中。加入4mL鹽酸，在劇烈反應過程中冷卻樣品。一個500mL的燒杯在電爐上蒸發(fā)到50mL。冷卻后，用注射器和過濾膜將濃縮物放入100mL容量瓶中;③標準液體的制備。用HNO3溶液（1+20）在1.0、2.0、5.0和10.0ug/mL的混合標準溶液中逐步稀釋1000ug/mL Pb、Cu、Ti和Ba的標準溶液。

3.3.2 結(jié)果與討論

樣品預處理。重金屬樣品的預處理方法有焚燒、熔融、濕法消化和微波消化。煙火是易燃易爆的，必須小心使用。首先檢查煙火劑的數(shù)量，將反應質(zhì)量降低到1g，樣品在盡可能溫和的條件下處理。不使用微波融合和消化。

4 結(jié)束語

由于人們的審美和生活水平不斷提高，使用的煙花變得更大，國家有關(guān)部門和煙花制造企業(yè)也需要進行相應的重金屬檢測;人們在燃放、觀賞煙花爆竹的過程中，也可以采取自己的防護方法防止一些煙火爆竹可能帶來的傷害，也防止煙火爆竹威脅人的生活環(huán)境;環(huán)保型的煙花爆竹使人們的生活更加豐富多采。

參考文獻：

[1]蘭雪松.關(guān)于煙花爆竹用煙火藥劑重金屬檢測方法的研究[J].八一農(nóng)墾大學校報，2014（7）：31-32.