微波消解- 电感耦合等离子体发射光谱法测定水晶泥中有害元素

杜培 那勃

（1、天津市和平区岳阳道小学，天津300000 2、天津市产品质量监督检测技术研究院，国家金银饰品质量监督检验中心（天津），天津300000）

可塑性类玩具主要包括橡皮泥、胶泥、彩泥等。近年来，一种名为水晶泥的新型可塑性玩具开始逐渐进入市场。水晶泥又名史莱姆泥，得名源于其英文“slime”。由于其质软易塑，且具有颜色丰富、香味多变等特点，目前深受小学生喜爱。

不过，儿童玩具的安全性理应引起足够的关注和重视。作为一款热销产品，水晶泥的安全性如今已引发一定关注。此前，已有质检机构对水晶泥安全性进行了风险分析，分析表明其安全性隐患主要来源于其中含有的硼砂。此外，也有相关机构对水晶泥中硼含量的测定进行了研究。分析表明，水晶泥中含有的硼砂具有一定毒性，若不慎吞入可能对儿童健康产生一定影响[1-3]。

不过，水晶泥配方多样，其中可能含有多种重金属元素。目前玩具类国家标准GB 6675.4-2014《玩具安全 第4 部分:特定元素的迁移》中未对硼元素含量进行限量规定，标准仅规定了对锑、砷、钡、镉、铬、铅、汞、硒八种有害元素的迁移量限量。然而，国家标准中并未规定以上八种元素含量的限量，且由于不同实验室之间测试结果存在一定差异，因此迁移量测试结果需要乘以校正系数，可能造成报出的迁移量与真实值之间存在一定偏差。倘若某款水晶泥中含有一定量的有害元素，其测定的迁移量数值可能会由于校正系数的存在而被降低，从而造成质检机构的误判。

基于以上原因，开发出一种新型、快速测定水晶泥中有害元素含量的方法是十分必要的。有害元素含量测试可以真实反映出材料本身的有害元素含量，从而规范企业生产，有效保障消费者身心健康。

表1 锑、砷、钡、镉、铬、铅、汞、硒八种有害元素的测试波长与检出限

图1 锑、砷、钡、镉、铬、铅、汞、硒八种有害元素的标准曲线

作为一类可塑性玩具，如何有效测定其中有害元素含量为最大的难点之一。水晶泥成分较为复杂，普通的水溶或酸溶处理方法可能无法完全溶解样品。目前，微波消解已广泛应用于食品、食品接触材料、化妆品、儿童玩具等领域[4-7]。根据试样材质，选择恰当的消解条件将试样完全溶解，从而测得试样中待测元素的真实含量。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）因其具有操作简单、测试速度快，同时具有较低的元素检出限等优点，已广泛应用于食品、食品接触材料、化妆品等领域中有害元素含量测试[8-10]。本研究通过系列实验，探索出一种微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定水晶泥中有害元素含量的检测方法。

1 实验

1.1 主要实验材料及仪器

电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES），美国PerkinElmer 公司，Avio 200；

超纯水制备系统，默克化工技术（上海）有限公司，明澈-D 24UV；

多 元 素 标 准 溶 液， 含 As、Sb、Se、Cd、Cr、Pb， 编 号GNM-M091268-2013，GNM-M171892-2013，100 μg/mL；

汞单元素标准溶液，编号GSB04-1729-2004，1000 μg/mL；

钡单元素标准溶液，编号GSB04-1717-2004，1000 μg/mL；

微波消解仪，奥地利安东帕（中国）有限公司，Multiwave ECO OVEN；

硝酸（65-68%），盐酸（36-38%），优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

氢氟酸，优级纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；

双氧水（30%），分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；

实验所用烧杯均为聚四氟乙烯材质，所用容量瓶均为塑料材质；

某品牌水晶泥。

1.2 仪器工作条件

ICP-OES：RF 功率：1300W，冷却气流量：15L/min；辅助气流量：0.2L/min；溶液提升量：1.5mL/min；积分时间：30s。

1.3 微波消解条件探讨

精确称取0.50g 水晶泥样品4 份于聚四氟乙烯消解罐中，其中1 号消解罐加入硝酸1mL，2 号消解罐加入硝酸1mL 和盐酸3mL，3 号消解罐加入硝酸1mL、盐酸3mL 和氢氟酸1mL，4号消解罐加入硝酸1mL、盐酸3mL、氢氟酸1mL 和双氧水1mL。消解罐均敞口，放入微波消解仪进行预消解，温度设定为120℃，预消解30min。反应结束后，发现1 号与2 号罐中水晶泥样品均未完全溶解，3 号与4 号罐中水晶泥样品均完全溶解，但4 号罐体附近出现较多飞溅物，应为加入双氧水后反应较为剧烈导致。考虑到微波消解时罐内压力过大可能对罐体及仪器造成损害，故在样品可以完全消解的情况下，选择3 号罐消解条件进行消解。

1.4 实验过程

精确称取0.50g 水晶泥于聚四氟乙烯消解罐中，用移液枪分别加入硝酸1mL、盐酸3mL、氢氟酸1mL。拧紧消解罐盖子，放入微波消解仪进行消解，120℃消解30min，同时做空白实验和加标回收实验。

2 结果与讨论

2.1 元素检出限的计算

按1.2 工作条件对试剂空白进行20 次测定，3 倍于空白值的标准偏差即为检出限（IUPAC 定义）。通过对空白溶液进行测定，标准曲线如图1 所示，ICP-OES 测试所用波长及计算所得元素检出限如表1 所示。

表2 测试所得有害元素含量、相对标准偏差（n=6）和加标回收率

图2 水晶泥样品的测试谱图

通过表1 数据可知，在所选波长下，待测元素检出限均低于0.02mg/L，说明仪器在上述波长下具有较低的检出限。较低的检出限意味着可以检出较低浓度的元素，确保结果准确有效。

2.2 有害元素含量、相对标准偏差（RSD）和加标回收实验结果

根据1.2 仪器参数及1.3 实验过程对试样溶液及加标回收液进行测试，测试相对标准偏差（RSD）时，测试次数为6 次，测试所得有害元素含量、相对标准偏差和加标回收数据如表2 所示，样品测试谱图如图2 所示。

通过表2 数据可以得知，本次实验RSD 均小于2%，说明该方法具有较好的精密度。加标回收率在82.0～104.2%之间，满足分析实验质控要求。本次实验中，砷、铅、镉、铬、钡五种有害元素均有检出，虽含量较低，但作为对人体存在危害的化学元素，其含量应引起生产商和消费者的足够重视。

如今，水晶泥在小学生中受到广泛欢迎。课间时经常可见学生们用水晶泥进行游戏，由于部分小学生经常吮吸、啃咬手指，一旦此类玩具中含有较高含量的有害元素，很可能通过吮吸、吞咽等方式进入人体。人体内生化过程较为复杂，且重金属元素多难以排出。因此，生产厂家应严格注意生产用料来源，确保其安全无害。消费者特别是儿童在使用过程中，也应避免吞咽，以免引起对身体的急性或慢性伤害。质检机构更应加强对此类产品的管控，确保其安全有效。

3 结论

本研究开发出一种微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测试有害元素的方法，该方法操作简单快捷、准确度高，适用于水晶泥玩具中有害元素的测试。与此同时，希望此类产品的安全性引起厂家和监管机构的足够重视，严格规范管理，保障消费者安全。