ICP-AES法检测烟花爆竹中禁、限用药物方法研究探讨

刘木森

1.江苏省烟花爆竹产品质量监督检验中心，江苏 盐城 220005

0 引言

烟花爆竹是以烟火药为原料制成的工艺美术品，通过着火源作用燃烧（爆炸）并伴有声、光、色、烟雾等效果的娱乐产品。烟花爆竹是我国传统文化的一颗明珠，是民族文化的一块瑰宝。但烟花爆竹是特殊工艺品，其特殊性在于烟花爆竹是易燃易爆的火工产品，其药物成分、物理现象和化学反应都十分复杂。

国家强制性标准GB10631《烟花爆竹 安全与质量》、GB11652《烟花爆竹 劳动安全技术规程》规定，烟花爆竹中的禁用药物成分除砷化合物、氯酸盐、汞化合物、没食子酸、苦味酸等以外，其它禁用或限用的药物还有钾、钠、锶、钡、铝、镁、钛、铜、锰、锑、硼、锗、镓、铅、磷等离子或化合物。由于部分企业违规使用禁用药物，极易造成质量安全事故，因此加强对烟花中禁用药物的快速检测研究，且定性定量准确，具有重大的现实意义。

1 国内外技术水平现状

烟花爆竹中的大部分禁用药物为钾、钠、锶、钡、铝、镁、钛、铜、锰、锑、硼、锗、镓、铅、磷等离子或化合物，在烟花爆竹的GB/T15841.1-1995、SN/T0306.4-2006检验标准中，这些元素离子或化合物的检测方法都是定性试验方法，且方法各不相同，操作繁锁，方法检测干扰大、灵敏度低，不能检出这些元素离子或化合物的具体含量，在实践操作过程中，有误判的可能。

目前还没有测定烟花爆竹中禁、限用药物具体的定量方法，国内外也未见这

方面的报道。ICP-AES（等离子发射光谱法）是近年来备受青睐的元素测定方法，它是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法，具有操作简便、检出限低、线性范围宽、干扰小、分析结果准确等优点[1]。江苏省烟花爆竹产品质量监督检验中心用ICP-AES法对烟花爆竹中十五种禁、限用药物进行测定研究，寻找高效、快捷、灵敏、方便的检测方法，从而确定烟花爆竹中15种禁、限用药物定量测定方法。

2 项目研究基础

江苏省烟花爆竹产品质量监督检验中心在前期研究中已查阅了大量ICP-AES法测定金属离子的资料，并对样品前处理方法的回收率做了一定的研究，用不同的酸对样品进行处理测定回收率；同时，用ICP-AES法测定烟花爆竹中禁、限用药物做了初步研究，目前已能用ICP-AES法测定烟花中钾、钠、镁、铜、锰、锑、硼、铅、磷成分，方法的稳定性和检测限能得到保证，为进一步测定其它药物成分提供了经验和依据。

3 研究与开发内容、技术指标、技术创新之处、提供成果的形式

3.1 研究与开发内容

3.1.1 样品前处理方法的研究

根据所检元素的性质，选择不同的前处理试剂，选择不同的配比，对样品进行处理，收集分析样品。通过对前处理方法的研究，摸索最佳的前处理方法。

3.1.2 ICP-AES测定方法选择研究

通过试验，摸索最佳的仪器分析条件，寻找最佳的样品检验过程，使样品检验快速、准确、可靠。

3.2 技术指标（方法学验证）

通过标准曲线的绘制、方法检测限的确定、方法精密度试验、回收率测定（加标回收试验）、方法稳定性试验、方法不确定度研究等对方法的准确性进行验证。

3.3 技术创新之处

1）提供一个全新测定烟花爆竹中药物成分的方法，方法的灵敏度高，定量准确；

2）达到样品前处理过程简单，耗时少，节省大量试剂和时间，方法测定过程步骤少，实现十五种药物成分的同时同步检测，检测速度大大提高，结果提供及时；

3）在方法的测定中应用标准曲线、方法检测限、方法精密度、回收率、方法稳定性等指标对方法的科学性进行验证，同时引入方法不确定度的研究，结果提供准确可靠；

4）提供成果的形式

本研究提供的成果可以作为烟花爆竹实验室药物检验作业指导书，同时可以发表相关学术交流论文。

4 研究试验方法及技术路线（工艺路线）

4.1 研究试验方法

4.1.1 样品前处理方法

烟花爆竹中禁用或限用的药物成分钾、钠、锶、钡、铝、镁、钛、铜、锰、锑、硼、锗、镓、铅、磷等为水溶性或酸溶性，根据这些离子或化合物的特点，我们选用适宜的前处理试剂。针对水溶性药物成分如钾、钠、锶、钡离子等，我们选择去离子水，通过加热、搅拌、过滤，收集分析样品。对于酸溶性药物成分如铝、镁、钛、铜等，我们选择不同的酸如盐酸、硫酸、硝酸等，并选择不同的配比，进行样品溶解和过滤，收集分析样品。

4.1.2 ICP-AES测定方法

配制以上15种元素离子的标准溶液，标准溶液由单元素标准溶液加上去离子水稀释而制备。所用去离子水事先经仪器的初检。选择适宜的分析条件，如高频发生器功率、工作气体流量、辅助气体流量、雾化气体流量、样品提升量，所有元素均采用轴向观测，自动方式读数。仪器稳定后先后吸入空白溶液、标准溶液，然后进样，分析结果。同时，做回收率实验，用已知分析结果的矿泉水稀释一定量的单元素标准储备液，各元素浓度均为lmg/L，然后用同一方法测定回收率。

4.1.3 方法准确性验证

对方法的科学性进行确证分析，利用标准曲线方程和相关系数、回收率及精密度、方法的最低检测限、不确定度等对方法进行验证考核。

4.2 技术路线（工艺路线）

5 项目完成后所产生的社会效益和经济效益的预测分析

该检测方法的建立能为烟花爆竹安全生产、监测和控制等方面提供科学依据，从而规范我国烟花爆竹传统高危行业的生产行为，为我国烟花爆竹产品中禁用药物含量的检测提供一个科学的试验方法，有利于我国对于现行烟花爆竹检测标准不完善的地方进行修订，同时有利于提高我国烟花爆竹产业参与国际竞争的能力，具有显著的社会效益和经济效益。

ICP-AES法测定烟花爆竹中禁、限用药物方法建立后，将极大地提升江苏省烟花爆竹产品质量监督检验中心烟花爆竹的检测能力，使烟花爆竹的检测更准确、方便，成为企业信赖的第三方检验机构，为其提供及时、可靠和经济的检测服务和信息服务；成为政府掌握地方烟花爆竹企业信息的主渠道，为其规范产业、调整产业提供技术依据；成为本系统履行职能、应对烟花爆竹质量安全突发事件的突击队，同时为其他检测机构提供技术支持和帮助。

6 总结及评价

1）采用先进仪器ICP-AES开展烟花爆竹中15种禁、限用药物（主要包括钾、钠、锶、钡、铝、镁、钛、铜、锰、锑、硼、锗、镓、铅和磷）的测定研究，建立高效、快捷、灵敏、方便的定量检测方法，可弥补当前检验标准只能定性的不足。

2）该检测方法的建立能为烟花爆竹安全生产、监测和控制等方面提供科学依据，从而规范我国烟花爆竹传统高危行业的生产行为，为我国烟花爆竹产品中禁用药物含量的检测提供一个科学的试验方法，有利于我国对于现行烟花爆竹检测标准不完善的地方进行修订，同时有利于提高我国烟花爆竹产业参与国际竞争的能力，具有显著的社会效益和经济效益。

3）该项目是基于ICP-AES法同时测定烟花爆竹中15种禁、限用药物方法，在国内尚未有这方面的研究报道，研究思路有一定的创新性和先进性，同时技术方案对样品前处理、ICP-AES法仪器操作条件、方法学验证（标准曲线、检测限、精密度、回收率、不确定度）作了说明，具有很好的可行性。

[1]陈新坤.电感耦合等离子光谱法原理和应用[M].天津：南开大学出版社，1987.