纺织品中的重金属问题及检测标准

纺织品服装作为最常用的日用消费品，其安全性越来越受到人们的重视。国家发布的一系列强制标准如GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》[1]、GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》[2]等都有对纺织品中有毒有害物质限量的规定。在这个背景下，本文主要介绍了纺织品中重金属的来源、危害、重金属检测项目、检测标准和检测方法，并对纺织品中重金属的预处理和检测仪器的优缺点进行比较分析。

1 纺织品中重金属的来源及危害

纺织品中的重金属主要有3种来源：（1）原材料：纤维材料本身，如棉花、麻。这部分重金属来源于天然纤维生长时直接从土壤中吸收而来。（2）纺织过程：在纺织纤维加工过程中加入的染料和助剂。（3）服装加工工程中，如纽扣、拉链等物品。服装中的重金属通过皮肤被人体吸收从而对人体健康造成危害。重金属对人体健康的危害是一个慢慢积累的过程，当重金属在人体内蓄积到一定数量后，会对皮肤、肝、肾、心、脑、骨骼及神经系统、内分泌系统产生毒性，尤其对婴幼儿的影响更大。

2 针对纺织品中重金属的检测项目

目前，纺织品中重金属的检测项目主要有4种，分别是：可萃取的重金属、可迁移的重金属、重金属总量和重金属释放量。

（1）可萃取的重金属

此项目是纺织品重金属最常规的项目，检测纺织品中的重金属时一般选用此检测项目。该检测项目是模拟人体穿着环境，将一定量的纺织品浸泡在人工酸性汗渍或人工碱性汗渍或人工唾液中萃取，在一定温度下（通常是37℃）下振荡，然后将溶液过滤，用合适的仪器上机检测。

（2）可迁移的重金属

可迁移重金属也称为可溶性重金属，玩具制品在进行重金属检测时一般采用此检测项目。该检测项目的检测原理和可萃取的重金属类似，但萃取液一般为酸性溶液，如0.07mol/L盐酸在37℃条件下进行萃取。

（3）重金属总量

重金属总量，可以理解为可萃取重金属量和不可萃取重金属量之和。试样经湿法消解或微波消解，消解后的溶液经稀释定容后采用适宜仪器在适当条件下测定重金属原子的发射强度或吸光度，对照标准工作曲线确定各种金属离子的浓度，计算出试样中重金属的总量。

（4）重金属释放量

样品中重金属在一定条件下释放到环境中的量，一般是指镍释放量，该检测项目在对纺织辅料进行检测时采用。

3 国内外标准对重金属的规定

我国生态纺织品技术要求GB/T 18885—2009、GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》以及国际环保纺织协会国际生态纺织品技术要求Oeko-TEX Standard 200—2010[3]对纺织品中可萃取重金属含量提出了要求，并且还对纺织品中的总铅和总镉含量也进行了限定。具体见表1。

4 纺织品中重金属含量的检测方法

基于重金属对人体健康的危害，英国率先于1986年颁布了重金属含量的测试方法标准BS 6648，之后在1987年又发布了重金属分析标准BS 6810[4-5]。国际环保纺织协会于1992年发布的Oeko-TEX Standard 100对重金属的检测条件做出了规定。在2010年其发布的Oeko-TEX Standard 200修订版中增加了总铅和总镉的检测条件，同时对可萃取六价铬的前处理条件进行了修改。1998年我国发布了《纺织品 重金属离子检测方法 原子吸收分光光度法》，该标准对纺织品中的可萃取重金属离子和重金属离子总量的检测方法分别做出了规定；2006年的修订版中删除了重金属离子总量的检测方法，同时该标准分为4个系列标准对不同重金属的检测方法做了优化处理[6-9]。2013年我国发布了GB/T 30157《纺织品 总铅和总镉含量的测定》[10]，该标准规定了纺织品中总铅和总镉的测试方法。国内外纺织品重金属测试方法一览表见表2。

4.1 样品的预处理

对纺织品进行预处理是测定纺织品中重金属含量的第一步。目前，国内采用较多的前处理方法有：干法灰化，湿法消解和微波消解，但每个方法都有其局限性。

（1）干法灰化：将已称重的样品放入坩埚中，在电炉上微火碳化之后再放入马弗炉中进行灰化，然后用酸性溶剂溶解灰分，再利用仪器对样品中的重金属含量进行测定。

干法灰化的优点是简单、快速，避免使用高氯酸等危险试剂，但其缺点是元素损失比较严重，其原因是：A）不同的金属元素在灰化时表现出不同的行为，比如当马弗炉的温度高于550℃时铅、镉、铜三元素将挥发，出现明显损失；砷在600℃时出现损失。B） 纺织品成分复杂，不同纤维成分的灰化时间也不同，比如棉、麻纤维灰化需2h，涤样品需要3h～4h[11]。因此，对灰化温度、灰化助剂、灰化时间以及溶解灰分溶剂的选择对灰化结果都至关重要。

（2）湿法消解：将已称重的样品放入四氟乙烯坩埚中，加入盐酸、硝酸、高氯酸或者氢氟酸，利用酸的强氧化剂，使样品分解。

但湿法消解的缺点是[12]: A）一些如涤纶、腈纶、PU、带涂层的纺织品等用酸消解比较困难。B）消解过程中若温度控制不当，会造成消化液溅出，影响试验结果。C）由于使用试剂进行消化，因此，消化液有一定的浊度和细微颗粒，消化不完全，残留的微量碳和有机物，会使试验结果偏高。D）由于消解液的酸度过大，对仪器（ICP，石墨炉）的寿命损害非常大。

表1 相关纺织品规范/标准对重金属的限量 mg/kg

表2 纺织品中重金属标准测试方法比较

（3）微波消解：曾嘉欣等人[13]采用硝酸-盐酸-过氧化氢高压密闭微波消解技术对样品进行消解，但消解处理时发现在涤样品中仍有少量的不溶物，且在进行验证试验时未给出试样成分含量、样品颜色以及相应的验证试验数据。

微波消解能使一些用酸消解比较难的物质消解，但是寻找合适的消解试剂和微波消解程序（即升温程序）是其关键。微波消解虽然有快速高效、节能、污染少和防止易挥发组分损失、数据准确等优点，但是只能处理小于1g的样品，且成品较高。OEKO-TEX Standard 200仅仅提及了用酸进行湿法消解，但对其方法的定量和详细步骤描述，并未见文献报道。

4.2 检测仪器的差异

目前纺织品及其制品中重金属含量的检测项目常见的检测仪器主要有：原子吸收分光光度计、原子荧光光度计和电感耦合等离子体，但以上仪器对于重金属含量的检测各有优缺点。

（1）原子吸收分光光度计

原子吸收分光光度计，简称AAS，分为火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法。此仪器在检测重金属含量时常常会受到物理干扰、电离干扰、光谱干扰和化学干扰。对纺织品检测数据影响最大的干扰主要是化学干扰。化学干扰是指待测元素在原子化过程中，与集体原子或分子间产生化学作用，会影响到待测元素的熔融、蒸发、解离、原子化等过程，这种影响可正可负，而且是一种选择性的干扰，对于纺织品检验来说，由于样品复杂和萃取液特殊的情况，是最主要的干扰来源，也是造成数据偏差的主要原因。

（2）原子荧光光度计

原子荧光光度计在检测重金属含量项目时受介质、还原剂、试验用水、环境因素、试验容器、仪器流路、气路和原子化器等因素的影响。其中对纺织品检测数据影响最大的干扰主要是来自还原剂的影响。原子荧光还原剂一般采用硼氢化钾-氢氧化钠溶液或硼氢化钠-氢氧化钠溶液。还原剂中的硼氢化钾溶液的浓度越大越容易引起液相干扰，同时还原剂存放时间过久可导致荧光强度大幅度波动。再者该试剂腐蚀性较强，稳定性较差，因此应现用现配，以减小数据偏差。

（3）电感耦合等离子体

电感耦合等离子体在检测重金属项目时受光谱干扰、电离干扰、化学干扰和物理干扰。其中对纺织品检测数据影响最大的是电离干扰。电感耦合等离子体的工作原理是：样品由载气(氩气)带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。因此，雾化室中原子是否电离化对重金属检测数据的准确性具有至关重要的作用。因此，在使用该仪器时应寻找合适的流速、泵转速和雾化条件，以保证检测数据的准确性。

5 结论

综上所述，对比当前3种主流的预处理方法和重金属检测仪器均有各自的优缺点，在实际操作中，应根据实际测试需要，选择合适的预处理条件和仪器，充分了解和掌握影响仪器检测准确性的因素，选择合适的技术指标，避免在检测过程中出现重大误差，以提高我们的检测能力，从而做好纺织品重金属的检测工作，维护我们的健康和安全。