基于玩具中的重金属含量分析方法

基于玩具中的重金属含量分析方法

张晓芬

广东乐美达集团有限公司528478

摘要：随着物质生活的提高，社会的进步，小孩的玩具数量和种类都有很大提升，玩具安全问题也逐渐进入人们的视野，相关研究也已展开。本文就对玩具中的重金属含量分析方法进行探讨。

关键词：玩具；重金属；含量分析

引言：

由于含有有害物质（如砷，铅，镉和锑）的玩具超过了一定的标准水平，因此相关文件对XGIJL呈现受损状态时其所被允许的有毒物质的含量进行了明确，许多中国玩具厂的N产品被发现含有过量的有害重金属，已经不允许在生产。通过媒体以及相关网站已在对玩具中所含有的毒害物质的一再反映，消费者对于玩具安全的关注度也逐渐呈现为增长的状态。玩具制造商和相关的质量收集者需要建立可靠的分析方法来确保玩具的安全。

一、重金属元素危害分析

生活中的危害无处不在，儿童玩具也是有一定的危害的。重金属是玩具中最常见的有毒物质之一，所谓的重金属指的就是比重比5大的金属，也就是说当每立方厘米的玩具中所含有的金属密度比5大的时候，我们就可以认定为其含有重金属元素，最常见的有毒的重金属有汞、镉、铅等，其对于儿童身体的损害是非常大的，重金属入人体后会富集起来，重金属中毒会使体内的蛋白质凝固等。

金属是一种具有光泽-即对可见光强烈反射、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属延展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。相对原子质量较大的被称为重金属。金属儿童玩具中的有害金属，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。

二、玩具中的有害化学物质

1.重金属有害物质

一般而言当金属密度大于4.5g/m3时即可称为重金属，根据这一定义，元素周期表中有54种重金属。重金属不能被生物所降解，当人体使用被重金属污染的米饭、肉类和蔬菜的时候，重金属就会在人体满满累积，达到一定累积量后，重金属与体内蛋白质、酶发生作用明显，使它们失去活性，产生中毒现状。

2.RoHS指令

RoHS指令规定了4种重金属的限量标准，其中镉的限量标准是100ppm，而铅、汞和六价铬的限量标准是1000ppm。RoHS指令主要是对电子产品中有毒有害物质的规定，现在很多玩具（如模型飞机、模型坦克等）都配备有电池、电路板，它们含有的有毒有害物质需要引起注意。

3.增塑剂

增塑剂是一种高分子材料助剂，其种类非常多，其中最为常见的是邻苯二甲酸二酯，其商业名称为DEHP或DOP。增塑剂广泛的应用于玩具、医疗器械、电线电缆的生产中，微量的增塑剂并不会危害人体健康，一般可以通过新城代谢排出。

4.多环芳烃

多环芳烃简称PAHs，是一种强致癌物质，其可以通过接触致癌，在已发现的500多种致癌物质中多环芳烃就有200多种。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物，常见的有萘、蒽、菲、芘等。

三、玩具中的重金属含量分析方法

一般玩具产品重金属分析仪器普遍是用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）。相对于AAS，ICP优势明显在于效率，多元素同时测定抗化学干扰能力强等等，但同时也有缺陷，某些样品光谱干扰严重，不过基本能满足现行玩具标准。总含量消解主要使用电热板，石墨炉，马弗炉，微波等设备，通过硝酸，盐酸，双氧水或者氢氟酸等试剂合理搭配，将样品融成含有重金属离子状态下溶液。本文以娃娃为例：

1.初始粉碎和精细研磨

在切碎之前，娃娃需要分成三组：塑料躯干，头发和衣服。

（1）塑料躯干的预处理：首先，塑料躯干用重切削磨床SM2000粉碎，约3~4mm的SM2000，配备六叶组合旋转刀，1500瓦电机重金属污染和强大的1500瓦马达驱动碳化钨刀片。这是非常适合初级破碎的样品。然后，使用Ritchie旋转采样管PT100将样品分成8个代表性的平行样品。最后，使用超级离心式粉碎机zm200，将这些样品研磨并在200微米下轻轻压制。在短时间内，如果需要检测挥发性成分，可以使用干冰预冷样品并研磨。

（2）头发处理：使用冷冻搅拌球磨设备mm400处理娃娃头发，使用50ml研磨锅头发，冷冻液氮3分钟后，将头发固定在28Hz单位振动频率，2分钟完成头发粉碎和研磨，下夹冷却和旋开油箱盖Mmm400可以同时快速处理两套样品。

（3）经过预处理的衣物：用重型切割机SM2000和超级离心粉碎机zm200去粉碎娃娃衣服。

2.微波消解

娃娃躯干粉碎完成之后，下一步骤就是将样品进行微波消解，经过精细研磨后的样品消解效率更高，反应溶液也更清澄。称量500毫克经过研磨的娃娃样品放入消解罐中，并加入10毫升的硝酸，消解过程可由微处理器自动控制，消解温度和压力可调，大约30分钟后，样品被完全消解，便可以进行原子吸收光谱分析。

对于AAS或者ICP分析的样品前处理，应满足下列要求：样品制备过程无重金属污染，因此可选用特殊钢或钛制转刀来进行切割粉碎；样品消解充分，溶液澄清，这与固体样品的颗粒大小也有关系；消解过程应当安全可靠；前处理过程的参数应当可以被控制并实时记录，以便实现分析过程的可重复性。现在不需要把再样品用酸加热数小时来进行消解了，这主要得益于微波消解系统的普遍性，高频率的电磁波能在短时间内产生更大的能量，这种方法消解效果更好，反应更迅速、更均匀。

3.原子吸收

原子吸收光谱有火焰法和石墨炉法，石墨炉法的检出限低，灵敏度高。本实验采用石墨炉原子吸收法：将5～50mL样品溶液放入石墨炉，选择待测元素的特征波长谱线，升温至原子化温度，从吸光度的变化得出待测元素的含量。

四、玩具中重金属分析方法的发展

在重金属超标的情况下，玩具不仅是由原材料，生产等颜料加入造成的，而且还有其他测试过程中重金属涂层的方法。因此，在玩具生产中，必须注意控制和控制每个生产阶段的原材料选择，生产设备的选择；在清洁生产过程中避免交叉污染。随着欧盟玩具新标准2009/48/EC的正式实施，新增加的重金属元素，有些元素含量降低，三价铬与六价铬的限量要求，有机锡的测试等等，痕量元素与重金属形态分析成为未来玩具重金属检测的趋势。

如今ICP-MS已呈现世上，它有着比石墨炉原子吸收更低的检测限，最高的灵敏度，最好的抗干扰能力等，但价格较贵，运行成本较高，如需要建立洁净室，前处理所需要试剂，环境温湿度等。

结束语：

综上所述，玩具重金属的检测对于确保玩具安全有着极为重要的意义，相关部门必须加强对其的重视，积极的对现有的检测方法的有效性进行提升，这对于降低玩具有毒物质含量极为重要。

参考文献：

[1]王欣，幸苑娜，陈泽勇.ICP-MS法测定玩具中17种可迁移重金属元素[C].广东省分析化学研讨会，2010.

[2]德国莱驰中国公司.玩具中的重金属含量分析方法[J].电子质量，2009（2）：74-76.