石墨炉原子吸收法测定纺织品中总铅总镉的方法探究

众所周知，重金属铅、镉对人体有着巨大的危害，它可影响人体的各类器官。特别是铅会影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。而镉会对呼吸道产生刺激，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，长期暴露在镉元素的环境下会造成嗅觉丧失、牙龈黄斑或渐成黄圈，积存于肝或肾脏造成危害。而我们的日常生活都离不开衣食住行，每天穿着的衣服如果铅镉超标，后果不堪设想。因此GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》[1]中对铅和镉两种重金属的限量做出了规定要求。该标准中总铅总镉的测定方法按GB/T 30157—2013《纺织品 总铅和总镉含量的测定》[2]执行。此方法中提到了测试仪器可以选择电感耦合等离子体光谱仪（ICP-AES）或者原子吸收分光光度计，但标准中主要介绍了ICP-AES的仪器工作条件、标准工作曲线范围以及检出限等，并未对原子吸收法测定的细节做出规定。查阅相关文献，发现一些学者对火焰原子吸收法测定纺织品中的总铅总镉进行了探究。如：王翔[3]采用火焰原子吸收法测定了纺织品中总铅总镉的含量，给出了合适的标准工作曲线线性范围，优化了测试条件。庄健业[4]通过火焰原子吸收法测定纺织品中总铅总镉含量，计算出该方法检出限Pb为2.80 mg/kg，Cd为0.68 mg/kg，回收率为90%～110%。而火焰原子吸收法测试的浓度范围通常为ppm级别。但在实际检测过程中，遇到样品中铅镉含量低至ppb级别时，火焰原子吸收分光光度计测试浓度范围可能达不到要求，则需要用到石墨炉原子吸收法或ICP-MS。但由于ICP-MS仪器昂贵，许多实验室并未配备这样的仪器。因此，本文采用石墨炉原子吸收分光光度计测试纺织品中总铅总镉的含量，优化仪器参数，建立一种便捷、高效、准确的检测方法。可用于对GB/T 30157—2013《纺织品 总铅和总镉含量的测定》标准的补充。

1 试验部分

1.1 仪器

ETHOS UP 微波消解仪（意大利 Milestone），PinAAcle 900T 石墨炉原子吸收分光光度计（美国PerkinElmer），电子天平（梅特勒托利多仪器有限公司），赶酸仪（北京莱伯泰科有限公司）。

1.2 试剂

铅标准储备溶液（100μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心），镉标准储备溶液（100μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心），优级纯硝酸（南京化学试剂有限公司），优级纯硝酸镁（南京化学试剂有限公司），优级纯磷酸二氢铵（南京化学试剂有限公司），二级水。

1.3 测试步骤

1.3.1 待测液制备

将试样剪碎至5mm×5mm的小片，称取0.2g左右的试样，精确至0.0001g。置于消解罐中，加入8.0mL浓硝酸，同时在另一个空消解罐中加入8mL浓硝酸作为空白。消解程序为10min升温至180℃，保持5min，冷却5min后取出消解罐。打开消解罐，置于150℃的赶酸仪上赶酸后，用纯水分3次冲洗消解罐，转移至50mL容量瓶中，最后用纯水定容至刻度线。过水相滤膜后，滤液尽快上机测试。

1.3.2 基体改进剂配制

称取1mg NH4H2PO4与0.06mg Mg(NO3)2纯水溶解并定容至100mL。

1.3.3 仪器工作条件

进样量为：10μL。分析波长：铅（Pb）:283.31nm；镉（Cd）：228.80nm。读数方式：峰面积（背景扣除）。基体改进剂进样量：5μL。

两种元素的石墨炉程序分别见表1和表2。

表2 镉的石墨炉程序

1.3.4 标准溶液及样品测试

用3% HNO3将铅标准储备溶液稀释至浓度50μg/L，镉标准储备溶液稀释至5μg/L，设置仪器的分析条件，点燃待测元素灯，调节取样针位置，然后利用仪器的自动进样器逐级稀释成合适的线性范围，测试标准溶液以及样液的吸光度值。

1.3.5 计算

试样中的重金属元素i的含量，按式（1）计算。

式中：wi—— 试样中重金属元素i的总含量，mg/kg；ci——样液中待测重金属元素i的浓度，μg/L；c0——空白溶液中待测重金属元素i的浓度，μg/L；V——样液的总体积，mL；m——试样的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 线性范围

通过仪器的自动进样器将铅的浓度稀释为10µg/L、20µg/L、30µg/L、40µg/L、50µg/L；镉标准溶液的浓度稀释为1.0µg/L、2.0µg/L、3.0µg/L、4.0µg/L。

在1.3.3的条件下测定的工作曲线方程、相关系数及线性范围见表3。

由表3可以看出铅元素浓度在10µg/L～50µg/L 范围内线性良好，镉元素在浓度范围1µg/L～4µg/L内线性良好。

表3 铅、镉元素线性范围、线性回归方程和线性相关系数

2.2 检出限

分别测试11份空白样品中铅、镉的含量，计算该方法的检出限。检出限按照式（2）计算。结果详见表4。

式中：DL——检出限，mg/kg；Si——11份空白样品的标准偏差，%。

由表4中数据可知，铅检出限低至1.241mg/kg，镉检出限低至0.102mg/kg。

表4 检出限

2.3 回收率

向空白样品中分别加入不同浓度的铅、镉标准溶液，按照1.3.1的方法处理后的样液上机测试，测试后的浓度以及理论加标浓度详见表5。

表5的回收率计算结果显示，铅的回收率为98%～105%，镉的回收率为97%～103%；回收率均高于95%，说明该方法准确度高。

表5 回收率

2.4 精密度

向空白样品中分别加入不同浓度的铅、镉标准溶液，按照1.3.1的方法处理后的样液进行6组平行测试，详细结果见表6。

表6 不同加标浓度样品精密度测试

样品的精密度以平行测试的6组样品浓度的RSD表示，铅、镉加标后样品浓度的RSD均小于5%，可见石墨炉法测试的重复性很好。

3 结论

3.1 本文参照GB/T 30157—2013方法对样品进行前处理，采用了石墨炉原子吸收分光光度计进行检测。与GB/T 30157—2013中的前处理方法唯一不同的是，经石墨炉检测的样品需要赶酸，以免对石墨管造成损害。

3.2 本文测试的铅、镉两种元素在一定浓度范围内其线性相关系数均大于0.999，线性良好，检出限甚至低于GB/T 30157—2013中的规定，加标回收率能够达到95%以上，RSD也控制在5%以内，结果表明该方法在检出限、回收率、精密度等方面均能够达到国家标准的要求。