涉水铜制品铅析出原因分析及对策

■文/徐梓荣

我国是世界上最大的涉水铜制品生产国和出口国。据统计，仅水嘴我国年产量超过1.5亿件，年销售额超过200亿元，最大生产企业的产量约2000多万件，绝大多数是以小型私营企业为主，主要集中在浙江、广东、福建等沿海地区，占全国总产量的95%以上。

2014年5月，国家质检总局、国家标准委联合发布2014年第9号国家标准公告，正式批准GB18145-2014《陶瓷片密封水嘴》代替原有的GB18145-2003《陶瓷片密封水嘴》，并于2014年12月1日正式实施。GB18145-2014在GB18145-2003基础上，结合我国水嘴生产加工情况，借鉴了EN817:2008《卫生洁具—机械混合阀（PN10）—通用技术要求》、EN200:2008《卫生洁具—适用于供水系统1类和2类的单把手和组合龙头（PN10）—通用技术要求》和NSF/ANSI61:2012《饮用水系统部件—健康影响》等相关标准而制定，规定水嘴与水接触的部件不应使用锌合金等易腐蚀材料，首次将17种金属元素析出量引入国家强制要求。该标准的发布实施，将对中国涉水铜制品行业产生重大影响，引起了社会及涉水铜制品行业的广泛关注。

在GB18145-2014发布之前，我国关于涉水铜制品金属析出限量并无强制性标准。在标准体系中，共有3个标准涉及金属析出限量：GB/T17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》规定涉水铜制品的析出限量为：铁≤30ug/L，锰≤10ug/L，铜≤100ug/L，锌≤100ug/L，砷≤5ug/L，汞≤1ug/L，六价铬≤5ug/L，镉≤1ug/L，铅≤5ug/L，银≤5ug/L；JC/T1043-2007《水嘴铅析出限量》规定水嘴的铅检测统计值Q不大于11ug/L；HJ/T411-2007《环境标志产品技术要求水嘴》规定水嘴与水接触部分析出限值为：铅≤11ug/L，铬≤10ug/L，镉≤0.5ug/L，砷≤1.0ug/L。虽然这些标准都对涉水铜制品的金属析出量有限值要求，但这些标准均为推荐性标准，相关生产企业重视不够，导致市场上涉水铜制品的重金属析出超标屡见不鲜。

铜合金是目前制造涉水铜制品的广泛使用的材料。铜具有良好的抑菌性能，国内外市场上销售的涉水铜制品均以铜合金为主。铜合金除了主要含铜元素和锌元素以外，还含铁、铝、铅、锡、锰、硅、镍等微量元素。而这众多金属污染物中，引起最大关注的就是铅。铜合金在铸造过程中，通过加入铅来改变铸造加工性能。如果铜合金不添加铅，有可能会出现削切困难、锻造性差等问题，涉水铜制品也会因抗应力腐蚀性能差而导致开裂。

目前，国内涉水铜制品的主要原材料为铅黄铜，其铜和铅含量范围如下：

序号 铅黄铜牌号 铜含量，% 铅含量，%1 HPb59-1 57.0～60.0 0.8～1.9 2 HPb58-2 57.0～59.0 1.5～2.5 3 HPb58-3 57.0～59.0 2.5～3.5 4 HPb57-4 56.0～58.0 3.5～4.5

有的企业为了改善黄铜的切削性能、降低成本，其使用的黄铜铅含量达3%～6%；有的企业使用来历不明的铜型材，甚至使用回收废铜铸造成涉水铜制品，各种金属元素无法控制。由于铅在黄铜中基本不固溶，在零件表面以微颗粒形式分布存在。铅的熔点是327.5℃，而一般涉水铜制品铸造成型的温度高达1000℃以上，因此，成型时铅会偏析在表面，造成表面的铅含量比内部高3倍～5倍。除铅工艺可以除去部分表面的铅，但流动的水会破坏洗铅的表面，涉水铜制品内部的铅离子会源源不断析出，最终导致水中“铅超标”。通过检测表明，用户涉水铜制品中水的铅浓度比水处理厂高；水在管道中的存储时间越长，铅浓度也越高；凌晨水样中铅浓度最高，流动水样中铅浓度最低。这充分证明了在饮用水的配送过程中，涉水铜制品零部件表面的铅进入了水中。

医学研究表明，人如果摄入一定量的铅，会引起“铅中毒”。容易影响人体造血功能、神经系统和肾脏；随着铅的摄入量的增加，还会出现再生机能障碍。铅及其化合物对人体各组织均有毒性，可导致腹泻、呕吐、头晕、昏迷、贫血、肝肾损害等。

随着人民生活水平的提高，人们对健康的要求也越来越高，特别是对饮用水的安全非常关注。GB 18145-2014的出台有利于涉水铜制品产业的升级，但也对涉水铜制品中小生产企业提出了非常大的挑战。为此，企业应重点关注以下几个方面：

一是正确区别产品。企业往往生产较多种类的铜制品，用于各种场合。因此要准确分析自己生产的产品是否属于涉水铜制品，产品是否在国家GB18145-2014管控产品范围内，并通过标识标注来正确区别产品的适用范围，明确告知消费者本产品“适用于饮用水系统”或“不得用于饮用水系统”等。

二是严控材料选择。从2014年开始，美国政府已经通过了法案，要求所有生活用水系统的阀门、管件必须应用无铅铜材料；澳大利亚政府要求所有生活用水系统的阀门、管件必须应用抗脱锌黄铜、青铜材料。采用低铅黄铜为原材料可以大大降低相关环境中的铅含量，但这对企业控制生产加工成本，保持产品市场竞争力提出了更高的要求。

三是加强工艺研究。可采用特殊化学药品配制成除铅溶液，通过化学反应使零部件表面的铅组分溶解，达到清洁表面的目的；同时，在除铅溶液中加入适当的抑制剂，保护铜锌免于溶解。铅在大多数无机酸中生成表面附着力较强的物质，溶解度极低，所以脱溶性较差；同样在许多碱中，亦生成溶解度极低的保护膜，脱溶性也不好。但铅在一些有机酸中却有较大的溶解度，尤其在有一定的催化剂存在时，溶解度可大大提高，因此,可采用有机酸为溶剂的除铅试剂。由于零件加工状态不同，除铅溶液及相关工艺也大不相同。企业应及时改进工艺，提高涉水铜制品质量安全水平。

四是适应检测方法。美国制定了相应的检测表面铅析出的标准(NSF标准-61)。GB18145-2014中规定的金属析出测试方法向美国国家卫生基金会标准NSF/ANSI61︰2012《饮用水系统部件-健康影响》看齐，测试浸泡时间长达19天。由于铅的析出随着浸泡时间的不同，铅析出量会有所变化。因此，GB18145-2014运用了统计学原理，用对数平均值和标准偏差计算标准浓度，最后计算铅含量统计值Q，确保涉水铜制品的金属元素析出符合标准限量要求。

五是严格供方管理。企业应对供应链进行严格管理，尤其是对铜合金供应商，要严格把控铜合金成分，使用含铅、铬等重金属比较低的材料，从源头上控制金属污染物。应建立相应的质量保证体系，对供方进行合格性评价，对供应链进行有效管理，让供应商共同承担产品的相关风险及责任。

六是重视产品研发。GB 18145-2014的出台，亦是涉水铜制品产业朝着健康、节能和环保的方向发展的一个重要标志。随着人们对产品健康的更加关注，相关涉水铜制品标准要求也会不断提升，涉水铜制品生产企业应重视产品研发，寻求更安全、更健康的涉水铜制品，减少金属析出，抢占市场先机。