原子吸收分光光度法测壁纸中钡

＊杨惠雯

（江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 江苏 210000）

壁纸，是一种常见的室内建筑装饰装修材料。由于壁纸图案丰富精美、价格适宜且易于在破损后更换等特点，壁纸备受国人喜爱，被广泛应用于民居、酒店、宴会厅、会议室等场所的室内装修。随着销量的增长，国内壁纸企业的数量也迅速增多，市场上的壁纸质量也开始良莠不齐，刺激性气味大、甲醛释放量高、重金属含量超标等质量问题也接踵而来，对环境和人体健康造成了重大威胁。

壁纸在生产过程中需添加多种添加剂，并受其加工工艺的影响，壁纸成品中可能会残余重金属，钡便是其中一种。对人体而言，钡及可溶性化合物的急性毒性作用主要表现在肌束颤动和惊厥、呼吸肌麻痹和心电图改变，慢性毒性作用可引起呼吸道和眼结膜刺激、慢性间质性肺炎等。对于环境，易溶于水的钡化合物与水中存在的硫酸盐和碳酸盐发生反应生成难溶的硫酸钡和碳酸钡，当难溶的钡化合物被鱼类和其他水生生物吸入体内后，易造成生物富集。

定量分析壁纸中的重金属含量是人们把控壁纸质量的常见手段之一，目前主要的分析方法为原子吸收分光光度法和ICP感藕等离子体原子发射分光光度法。

在用火焰原子吸收分光光度法测定无纺纸纸基壁纸中钡含量时，偶然间发现硫脲抗坏血酸会对其测量造成影响，本文为分析其原因，将从样品材料、其他重金属干扰、检测方法等方面进行探讨，分析其造成干扰的原因及原子吸收分光光度法测量壁纸中钡的优劣势。

1.实验部分

(1)实验原理

本文依据国家标准GB 18585-2001《室内装饰装修材料壁纸中有害物质限量》进行实验，测定壁纸中的钡元素含量。

蒸气相中的基态原子吸收该元素特征辐射光线而产生的吸收光谱为原子吸收光谱。基态原子只吸收一定的能量，因此只有特定波长的辐射可以被吸收，被选中谱线的辐射强度对应的吸收值与吸收体积中产生的原子数量，即样品中元素的浓度有关，这便是原子吸收光谱分析的基本原理。

在规定条件下，用试剂将壁纸中的可溶性钡萃取出来，萃取液进入原子吸收光谱仪后经过处理变成原子蒸气，特征辐射通过原子蒸气使原子中的电子吸收能量，由基态跃迁到激发态，原子对光的吸收程度与光程内的基态原子浓度成正比，因此可凭借光线减弱程度定量分析样品中钡的含量。

(2)主要试剂及设备

①盐酸溶液，0.07mol/L；②盐酸溶液，2mol/L；③恒温振荡水浴锅，（37±2）℃；④ZEEnit700P原子吸收光谱仪。

(3)实验步骤

将样品制成6mm×6mm小正方形，称取1g样品于具塞三角锥形瓶中，加入50mL 0.07mol/L的盐酸，摇荡1min测定pH，若pH＞1.5，滴加2mol/L的盐酸溶液，直至pH在1.0～1.5之间。

将具塞锥形瓶放入（37±2）℃的恒温振荡水浴锅中，振荡1h，静置1h后立即用0.45μm的滤膜过滤，滤液待测。

2.结果分析

(1)火焰原子吸收法测定壁纸中的钡

经大量试验结果可得：火焰原子吸收法测定钡的标准溶液比较稳定，数据重现性好，测量钡的标准曲线的相关系数R2一般能达到0.999以上。

在按照1.3的步骤处理样品后，测定无纺纸纸基壁纸样品中的钡时，偶然发现硫脲抗坏血酸会对壁纸中的钡含量检测造成一定影响，检测结果如表1。

表1 加入硫脲抗坏血酸前后试验结果

结果表示，在相同条件下处理样品，当无纺纸纸基壁纸样品中加入硫脲抗坏血酸后，再检测钡含量时，钡的质量浓度会明显下降。为了分析出现这一现象的原因，以下从样品材料和其他重金属干扰两方面进行探讨。

表1实验结果是由无纺纸纸基壁纸为样品进行实验所得数据，将样品更换为布基壁纸样品3和样品4，在相同条件下重复上述实验，得到结果如表2所示。

表2 不同材料壁纸加入硫脲抗坏血酸前后试验结果

如表2结果所示，硫脲抗坏血酸试剂的加入对布基壁纸测定钡含量并无显著影响，硫脲抗坏血酸对壁纸中钡测量的影响与样品的材质有关。

用20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L的钡标准溶液替代壁纸样品按照1.3的步骤进行四组实验，方案一：正常进行实验；方案二：加入硫脲抗坏血酸；方案三：加入其他重金属的标准混合溶液；方案四：同时加入其他重金属标准混合溶液和硫脲抗坏血酸。四组方案作为对比，得到的实验结果如表3。

表3 不同干扰因素下测钡试验结果

由表3结果可看出，铅、镉、铬、汞、砷、硒、锑对壁纸中钡的测量不存在干扰，硫脲抗坏血酸试剂的加入也对钡本身的测定并没有影响，不会造成壁纸中的钡测量结果改变。之所以加入硫脲抗坏血酸后，无纺纸纸基壁纸样品中钡的测定结果变低了，是由于硫脲抗坏血酸加深或者屏蔽了壁纸样品中某一组分对壁纸钡测量的部分影响，而这一干扰组分不是壁纸中其他待测重金属，其具体成分还需从壁纸加工工艺入手，分析其中可能残余物质，进行更多试验来探索。

为探究无纺纸纸基壁纸中的未知组分对火焰原子分光光度法测壁纸中钡的干扰是正向干扰还是负向干扰，将无纺纸纸基壁纸样品1和样品2经1.3的步骤前处理后，分别通过火焰原子吸收分光光度法、石墨炉原子吸收分光光度法和ICP感耦等离子体原子发射分光光度法进行测定分析，得到结果如表4所示。

表4 不同试验方法测钡结果

由表4结果推断：火焰原子吸收分光光度法测定所得数据相较于石墨炉原子吸收分光光度法和ICP感耦等离子体原子发射分光光度法测定所得数据高很多，甚至是一个量级的差异。而石墨炉原子吸收分光光度法和ICP感耦等离子体原子发射分光光度法所测得的数据虽数值差异较大，但却同为一个量级，所以本文认为样品1和样品2中的钡浓度在μg/L级别的结果更为可信。由此可得，无纺纸纸基壁纸中的未知组分会对火焰原子吸收分光光度法测钡造成显著的正向干扰，其结果明显偏高。

(2)石墨炉原子吸收法测定壁纸中的钡

经多次试验后发现，石墨炉原子吸收法测定钡的含量比较困难，对仪器条件要求非常高，本实验采用ZEEnit700P仪器的推荐方法，后多次根据仪器实际条件调整方法参数，升温程序见表5。

表5 石墨炉测钡升温程序

钡属于耐熔元素，需要非常高的原子化温度，ZEEnit 700P仪器推荐原子化温度为2500℃，但结合实际情况，需调整原子化温度参数达到2650℃及以上才能够较稳定测样。虽然由表4结果推测高温能够有效去除无纺纸纸基壁纸中未知成分的干扰，但高温也对石墨管的负担极重，极大的缩短了石墨管的使用寿命，在实验时发现普通涂层石墨管在测钡时一般只能使用20～30次，再多就需更换新的石墨管才能继续实验。

另外，钡虽然是石墨炉原子吸收法较为灵敏的测定元素之一，但实际上钡的原子化率非常低。且由于钡在高温下易形成难解离的碳化物，而其吸收线又位于可见光区域，背景值高，易造成检测灵敏度低及严重的记忆效应。因此容易造成测量不稳定、数据重现性差、标曲线性不好等问题，其线性相关系数R2极难达到0.999甚至是0.995以上，且测量结果偏低，测量低浓度钡时容易得到吸光度为负的结果。如表6所示。

表6 石墨炉测钡标准曲线

想要以石墨炉原子吸收分光光度法准确测定壁纸中的钡，可以从石墨管及涂层、基体改进剂、原子化温度和灰化温度等方面对仪器条件进行选择优化。有研究表明，涂镧石墨管可有效提高石墨炉测钡的灵敏度，使结果更稳定。

3.结论

经试验分析得：硫脲抗坏血酸及文中所涉及的其他除材料外的因素对火焰原子吸收法测量钡元素本身并不存在干扰，测量数据不准确与壁纸材料中的其他复杂成分干扰有关，即与壁纸材料有关。在用原子吸收分光光度法测定壁纸中的钡含量时，火焰原子吸收法测钡稳定，数据再现性好，但无纺纸纸基壁纸成分复杂，其本身的未知成分会对火焰原子吸收法测钡造成正向干扰，使其结果偏高。石墨炉原子吸收法测壁纸中钡时虽能够有效去除壁纸中的干扰成分，但测量较为困难，数据重现性差，需要多方面对仪器条件进行优化选择，提高石墨炉测壁纸中钡的灵敏度和准确性，否则易造成测定结果偏低。