家具油漆重金屬含量檢測標(biāo)準(zhǔn)與方法探究

丁成華

（蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，江蘇 蘇州 215103）

1 家具油漆重金屬含量檢測標(biāo)準(zhǔn)

1.1 國外標(biāo)準(zhǔn)

國外家具重金屬檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求較高，下面主要介紹美國與歐盟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第一，美國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2011年以美國消費品安全法案為依據(jù)，美國消費品安全委員會改善法令的第101章，指出兒童用品生產(chǎn)商在油漆使用過程中，鉛的含量要低于0.06%的標(biāo)準(zhǔn)。美國環(huán)境保護(hù)署在《翻新、改造和刷漆規(guī)則》中將含鉛量達(dá)到或超過0.5%，或每平方厘米達(dá)到或超過10 mg的油漆都視為含鉛油漆。要求在最終產(chǎn)品染色中鎘的含量需控制在0.01%（100 mg/kg）以內(nèi)。歐洲玩具安全標(biāo)準(zhǔn)（EN 71-32019+A12021）中對鎳的遷移做出規(guī)定，要求鎳的遷移必須≤0.5μg/（cm2·week）。同時，對油漆重金屬限量數(shù)量也進(jìn)行了增加。日本對兒童玩具涂料的重金屬的濃度通過原子吸收光度法和感應(yīng)耦合等離子體光射度測試法來評估。加拿大規(guī)定表面涂料中鉛含量必須小于600 mg/kg，如果超過需禁止使用。阿根廷對油漆中鉛含量也進(jìn)行了明確規(guī)定，并且對于發(fā)現(xiàn)鉛含量超過0.06%的必須禁止。

1.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

在我國市場上銷售的涂料及家具油漆產(chǎn)品中有害物質(zhì)在《室內(nèi)裝飾裝修材料木家具中有害物質(zhì)限量GB 18584》中進(jìn)行了明確規(guī)定，要求都是強制的，確保重金屬含量符合要求。其中鉛、鎘、鉻、汞的含量需≤90 mg/kg、≤75 mg/kg、≤60 mg/kg、≤60 mg/kg，同時也對銻、砷等含量也進(jìn)行了明確規(guī)定?！赌酒魍苛现杏泻ξ镔|(zhì)限量GB 18581-2020》木器涂料中有害物質(zhì)限量規(guī)定了木器涂料中對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)容許限量所涉及的產(chǎn)品分類、要求、測試方法、檢驗規(guī)則、包裝標(biāo)志、標(biāo)準(zhǔn)的實施。在涂料中重金屬美國ASTM與中國GB18581的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 涂料中重金屬的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對比

2 家具油漆中重金屬含量超標(biāo)的危害

現(xiàn)代家具制造過程中，油漆是必不可少的組成部分，能讓家具表面富有光澤與硬度，油漆主要是由樹脂、溶劑、色料等組成，含有大量金屬元素，比如鉛、鎘、鉻等重金屬。油漆中的重金屬主要來源為著色顏料，比如紅丹、鉛白等，這些顏料需經(jīng)過一系列化學(xué)物理反應(yīng)制成，所以微量的重金屬元素會夾雜其中。同時，也可能是油漆中有催干劑、防污劑等加入，也會讓微量金屬元素混入。這些重金屬含量超標(biāo)，或者長期從事與含有大量重金屬油漆的職業(yè)，很容易對人體健康產(chǎn)生危害。家具油漆中重金屬含量超標(biāo)，會增加肺癌發(fā)生率，具有較高的死亡率。同時油漆中含鉻化合物，也會給人們引起刺激性及過敏性皮膚炎。長期接觸油漆重金屬，還會引起過敏反應(yīng)?？梢钥闯黾揖哂推嶂兄亟饘俸砍瑯?biāo)，會對人體健康產(chǎn)生極大危害。

比如鉛中毒就會對人體的骨髓造血與神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，引起貧血及末梢神經(jīng)炎，在運動過程中會出現(xiàn)異常情況，常見的癥狀為肌肉疼痛及肌肉麻痹。鉛中毒也會危害大腦，對代謝活動產(chǎn)生干擾，常見的癥狀為頭痛、記憶力衰減等；鉻中毒中毒性較強的是六價鉻與三價鉻，常見表現(xiàn)為接觸性皮炎、肺癌、胃炎等；硒及其化合物也有一定毒性，雖然毒性不是很大，但也會對人體產(chǎn)生一定危害，主要表現(xiàn)為脫發(fā)、頭暈、惡心等；油漆中鈷含量超標(biāo)，也會影響人體健康，會對心肌、甲狀腺及胰腺產(chǎn)生影響。所以一定要了解家具油漆中重金屬的檢測方法，并運用好檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)家具油漆是否重金屬含量超標(biāo)，如果超標(biāo)一定要做好處理，避免危害人體健康。

3 家具油漆重金屬含量檢測方法

3.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）

ICP-AES在樣品元素的定型與定量分析中發(fā)揮著重要作用，且在化工、環(huán)保等各個行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。ICP-AES在對重金屬進(jìn)行檢測時，其原理為：ICP-AES的檢測是基于每種元素獨特的發(fā)射光譜。電感耦合等離子體的應(yīng)用，是由于在高溫下可以讓等離子體發(fā)射出特征波長的光子，一般情況下溫度與發(fā)射現(xiàn)象呈正比。ICP-AES檢測時具體流程如下：

（1）等離子體的產(chǎn)生。高頻電流經(jīng)感應(yīng)線圈產(chǎn)生高頻電磁場，使工作氣體在電離之后會形成放電高溫等離子體，形狀與火焰相似，等離子體的溫度較高，大約為10 000 K。

（2）高溫等離子體在與樣品產(chǎn)生作用后，會有光子產(chǎn)生。通過進(jìn)樣毛細(xì)管蠕動泵的作用，試樣溶液會在霧化器霧化后產(chǎn)生氣溶膠，高溫等離子體由載氣引入，從而進(jìn)行蒸發(fā)、原子化等流程。

（3）發(fā)射光譜的分析。經(jīng)過分光系統(tǒng)對產(chǎn)生的特征輻射譜線分解后，會形成單色光譜，光譜能量由半導(dǎo)體檢測器檢測，試液中待測元素的金屬含量可以參照同時測定的標(biāo)準(zhǔn)溶液計算出。

ICP-AES在對油漆中的重金屬進(jìn)行檢測時，具有較低的檢出限，且精準(zhǔn)度較高，整個分析過程較快、ICP-AES可以對多種因素進(jìn)行同時測定，有效節(jié)約檢測時間，檢出限一般為1×10-8-1×10-9。這種方法的檢出限要高于火焰原子吸收光譜儀，但要低于石墨爐原子吸收光譜儀。在對木質(zhì)類家具油漆中的銅、鉻等含量進(jìn)行檢測時，ICP-AES檢測效果良好，能滿足實際檢測需求。

3.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

ICP-MS是ICP技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合在一起的分析儀器，在線圈包圍區(qū)域ICP可以在電感線圈上施加強大功率的射頻信號形成高溫等離子，等離子體在氣體的推動下，能讓等離子體保持平衡，也能持續(xù)電離，ICP在ICP-MS中的作用來源是離子源，大多數(shù)樣品中的元素都可以在高等的等離子體將電子分離出來，形成一價正離子。ICP-MS在環(huán)境、衛(wèi)生、地質(zhì)等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。當(dāng)下在對重金屬含量測定時，使用效果較好的是三重四級桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS-MS）其痕量檢測中精度屬于ppt級，在油漆中重金屬的設(shè)備精度為ppb級。進(jìn)樣系統(tǒng)中配置了霧化器進(jìn)樣和進(jìn)溶液二針管，采用Ryton高分子惰性材料制作成霧室，由剛玉耐火材料制作成矩管中心。在應(yīng)用過程中為延長射頻發(fā)射器的使用壽命，需采取小功率以減少背景噪音，為避免堵塞進(jìn)樣管，進(jìn)樣管管徑要大。為提高信背比，改善檢出限，提升樣品的適應(yīng)性，可以采用40.68 MHz激發(fā)頻率。ICP-MS在對溶液中的微量元素進(jìn)行檢測時，能將含量在10-9以下的元素檢測出來。但由于儀器價格相對較高，在痕量分析中效果較好，對家具油漆涂料中重金屬的檢測中雖然可以使用該方法，但對儀器的損害較大，且要對試樣進(jìn)行稀釋。

3.3 分光光度法

被測物質(zhì)在特定波長處或者一定波長范圍內(nèi)光的吸收度或發(fā)光度是分光光度法的基本原理，可以對被測物質(zhì)進(jìn)行定性與定量分析。微量和痕量組分的測定中紫外可見光吸收光譜法的效果較好，測定下限為10-6-10-7。為對油漆涂料中的重金屬進(jìn)行測定，可以采用哈希（HACH）的分光光度計，現(xiàn)場監(jiān)測與實驗室實驗可分別選擇DR2800、DR5000。在試驗中使用二硫腙1，1，1-三氯乙烷溶液萃取出來，對色漆涂料中的鉛含量采用分光光度法進(jìn)行測定，加標(biāo)回收率在98.7%-104.9%。采用分光光度法具有較高的靈敏度與準(zhǔn)確度，且重現(xiàn)性良好。但這種方法在檢測過程中，由于很多金屬元素具有接近的性質(zhì)，顯色劑選擇性較差，所以必須對顯色條件予以考慮，在實際應(yīng)用中應(yīng)用范圍或者效果受到限制。

3.4 原子吸收光譜法（AAS）

被測元素基態(tài)原子的外層電子對共振線的吸收程度進(jìn)行測量是AAS的基礎(chǔ)原理，可以對60多種金屬元素及一部分非金屬元素進(jìn)行測定。待測元素的空心陰極燈作為光源，霧化器中吸入待測溶液被壓縮空氣，然后進(jìn)行霧化，待測元素與乙炔氣進(jìn)行混合，將其噴出到長條噴口進(jìn)行燃燒。在火焰的高溫下樣品中被測元素可以轉(zhuǎn)化為原子蒸汽，光源會有特征光發(fā)出，在通過火焰時入射光中的特征能量就會被樣品中的被測原子吸收，被測元素會從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。特征光在入射到光分系統(tǒng)后，就會讓其強度產(chǎn)生變化，從而被檢測出來。在火焰的高溫下待測元素會原子化，將其稱之為蒸汽的原子吸收光譜法（FAAS），在實際應(yīng)用中十分廣泛?；鹧鏍t可以由石墨代替，就會形成石墨爐原子吸收分光廣度法（GF-AAS），相比于火焰法，石墨爐的靈敏度更高，檢出限屬于ppb級，為痕量分析數(shù)，取樣量較少，且操作較為簡單。GFAAS的基體會受到較強干擾，所以在多元素分析中不適合。在對油漆樣品中的鎘進(jìn)行檢測時，可以使用帶有光學(xué)溫控系統(tǒng)的石墨爐原子吸收光譜儀，檢出限、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、回收率分別為9.6ng/L、≤2.5%、94.6%～102%。AAS具有較低的檢出限，精準(zhǔn)度與靈敏度較高，操作簡單快捷，而且應(yīng)用范圍十分廣泛。

3.5 原子熒光光譜法（AFS）

AFS在對元素進(jìn)行測量時，會對待測元素的原子蒸汽在輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生的熒光強度進(jìn)行測定，將這種方法稱之為AFS。AFS在對金屬元素測定過程中具有較高的靈敏度，且基體干擾較少，但也有缺點，主要是由于范圍較窄，在對元素測定過程中會受到散光的影響?？梢圆捎们杌锇l(fā)生-原子熒光光譜法測定油漆中的痕量的砷與銻，采用的預(yù)還原劑為L-半胱氨酸，對砷的檢出限、回收率、相對偏差分別為0.058μg/L、98.5%～100.3%、0.6%；對銻的檢出限、回收率、相對偏差分別為0.075μg/L、98.5%～100.3%、0.9%。

3.6 X射線熒光光譜法

從1895年X射線被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在，X射線的相關(guān)研究較多，且得到廣泛應(yīng)用，在大量研究與技術(shù)進(jìn)步下，現(xiàn)場和原位X射線光譜分析成為可能。X射線屬于電磁輻射，波長較短，一般情況下輻射能量在0.1-100 keV。樣品使用高能量電子照射時，樣品會讓入射電子減速，會有寬帶連續(xù)X射線譜產(chǎn)生。入射光束為X射線，樣品中的元素內(nèi)層電子會受到激發(fā)，會有次級X射線產(chǎn)生。不同元素由于原子的能級結(jié)構(gòu)不同，所以X射線發(fā)出后會有特定能量形成，將其稱之為X射線。X射線熒光光譜法在應(yīng)用中，可以分析塊狀、液體等不同的樣品；對元素的檢測范圍為10-5%～100%；在分析時具有較廣的范圍；譜儀具有較強的自動化與智能化水平。待測樣品的X普線圖可以利用X射線熒光光譜法獲取。在對樣品中包含多少種元素時，可以通過X射線波長進(jìn)行判斷，波長（能量）的普線計數(shù)率（光子個數(shù)）為光譜圖的縱坐標(biāo)，各元素與響應(yīng)普線的計數(shù)率之間存在一定關(guān)系，以鉛元素為例，可以將這種關(guān)系表示為公式（1）：

式中：ωpb—試樣中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

Xpb—鉛元素的X射線計數(shù)率；

K—標(biāo)定常數(shù)。

可以按照同樣的方法對其他元素的含量進(jìn)行分析計算。以X射線光譜圖為基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)與函數(shù)分析處理下能將待檢測物的各元素組分計算出來。

4 結(jié)語

家具油漆重金屬含量檢測標(biāo)準(zhǔn)與方法的分析，能明確檢測標(biāo)準(zhǔn)，并選擇合適的檢測方法，對家具油漆的重金屬含量進(jìn)行確定。文章介紹了幾種常見的重金屬檢測方法，不同的檢測方法優(yōu)勢與缺點并存，所以要結(jié)合實際情況確定檢測方法，以低成本、高效率與高精準(zhǔn)度的方法檢測出重金屬含量。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，油漆重金屬檢測方法會向智能化、自動化的方向發(fā)展，檢測的精準(zhǔn)度與效率會越來越高，不斷滿足重金屬檢測的實際需求。