文/丁成华
苏州市产品质量监督检验院
摘要：家具产品中如果重金属含量超标，会对人体造成极大危害，所以这些年对家具产品中的重金属进行检测成为研究重点。文章以家具油漆重金属含量检测标准及方法为研究对象，指出国内外的家具油漆重金属含量检测标准，分析了家具油漆重金属含量检测可采用多种方法，探究不同检测方法的具体应用及优缺点，确保家具油漆重金属含量检测的有效性，满足人们的个性化需求。基于此，文章对家具油漆重金属含量检测标准与方法的研究具有重要意义。
关键词：家具油漆；重金属含量；检测标准；检测方法
1 家具油漆重金属含量检测标准
1.1 国外标准
国外家具重金属检测的相关标准及要求较高，下面主要介绍美国与欧盟的相关标准。第一，美国的相关标准。2011年以美国消费品安全法案为依据，美国消费品安全委员会改善法令的第101章，指出儿童用品生产商在油漆使用过程中，铅的含量要低于0.06%的标准。美国环境保护署在《翻新、改造和刷漆规则》中将含铅量达到或超过0.5%，或每平方厘米达到或超过10mg的油漆都视为含铅油漆。要求在最终产品染色中镉的含量需控制在0.01%（100mg/kg）以内。欧洲玩具安全标准（EN 71-32019+A12021）中对镍的迁移做出规定，要求镍的迁移必须≤0.5μg/（m2·week）。同时，对油漆重金属限量数量也进行了增加。日本对儿童玩具涂料的重金属的浓度通过原子吸收光度法和感应耦合等离子体光射度测试法来评估。加拿大规定表面涂料中铅含量必须小于600mg/kg，如果超过需禁止使用。阿根廷对油漆中铅含量也进行了明确规定，并且对于发现铅含量超过0.06%的必须禁止。
1.2 国内标准
在我国市场上销售的涂料及家具油漆产品中有害物质在《室内装饰装修材料木家具中有害物质限量GB18584》中进行了明确规定，要求都是强制的，确保重金属含量符合要求。其中铅、镉、铬、汞的含量需≤90mg/kg、≤75mg/kg、≤60mg/kg、≤60mg/kg，同时也对锑、砷等含量也进行了明确规定。《木器涂料中有害物质限量GB18581-2020》木器涂料中有害物质限量规定了木器涂料中对人体和环境有害的物质容许限量所涉及的产品分类、要求、测试方法、检验规则、包装标志、标准的实施。在涂料中重金属美国ASTM与中国GB18581的相关标准如表1所示。
2 家具油漆中重金属含量超标的危害
现代家具制造过程中，油漆是必不可少的组成部分，能让家具表面富有光泽与硬度，油漆主要是由树脂、溶剂、色料等组成，含有大量金属元素，比如铅、镉、铬等重金属。油漆中的重金属主要来源为着色颜料，比如红丹、铅白等，这些颜料需经过一系列化学物理反应制成，所以微量的重金属元素会夹杂其中。同时，也可能是油漆中有催干剂、防污剂等加入，也会让微量金属元素混入。这些重金属含量超标，或者长期从事与含有大量重金属油漆的职业，很容易对人体健康产生危害。家具油漆中重金属含量超标，会增加肺癌发生率，具有较高的死亡率。同时油漆中含铬化合物，也会给人们引起刺激性及过敏性皮肤炎。长期接触油漆重金属，还会引起过敏反应。可以看出家具油漆中重金属含量超标，会对人体健康产生极大危害。
比如铅中毒就会对人体的骨髓造血与神经系统产生危害，引起贫血及末梢神经炎，在运动过程中会出现异常情况，常见的症状为肌肉疼痛及肌肉麻痹。铅中毒也会危害大脑，对代谢活动产生干扰，常见的症状为头痛、记忆力衰减等；铬中毒中毒性较强的是六价铬与三价铬，常见表现为接触性皮炎、肺癌、胃炎等；硒及其化合物也有一定毒性，虽然毒性不是很大，但也会对人体产生一定危害，主要表现为脱发、头晕、恶心等；油漆中钴含量超标，也会影响人体健康，会对心肌、甲状 腺及胰腺产生影响。所以一定要了解家具油漆中重金属的检测方法，并运用好检测方法，及时发现家具油漆是否重金属含量超标，如果超标一定要做好处理，避免危害人体健康。
3 家具油漆重金属含量检测方法
3.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）
ICP-AES在样品元素的定型与定量分析中发挥着重要作用，且在化工、环保等各个行业的应用十分广泛。ICP-AES在对重金属进行检测时，其原理为：ICP-AES的检测是基于每种元素独特的发射光谱。电感耦合等离子体的应用，是由于在高温下可以让等离子体发射出特征波长的光子，一般情况下温度与发射现象呈正比。ICP-AES检测时具体流程如下：
（1）等离子体的产生。高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体在电离之后会形成放电高温等离子体，形状与火焰相似，等离子体的温度较高，大约为10000K。
（2）高温等离子体在与样品产生作用后，会有光子产生。通过进样毛细管蠕动泵的作用，试样溶液会在雾化器雾化后产生气溶胶，高温等离子体由载气引入，从而进行蒸发、原子化等流程。
（3）发射光谱的分析。经过分光系统对产生的特征辐射谱线分解后，会形成单色光谱，光谱能量由半导体检测器检测，试液中待测元素的金属含量可以参照同时测定的标准溶液计算出。
ICP-AES在对油漆中的重金属进行检测时，具有较低的检出限，且精准度较高，整个分析过程较快、ICP-AES可以对多种因素进行同时测定，有效节约检测时间，检出限一般为1×10-8-1×10-9。这种方法的检出限要高于火焰原子吸收光谱仪，但要低于石墨炉原子吸收光谱仪。在对木质类家具油漆中的铜、铬等含量进行检测时，ICP-AES检测效果良好，能满足实际检测需求。
3.2 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
ICP-MS是ICP技术与质谱技术结合在一起的分析仪器，在线圈包围区域ICP可以在电感线圈上施加强大功率的射频信号形成高温等离子，等离子体在气体的推动下，能让等离子体保持平衡，也能持续电离，ICP在ICP-MS中的作用来源是离子源，大多数样品中的元素都可以在高等的等离子体将电子分离出来，形成一价正离子。ICP-MS在环境、卫生、地质等领域的应用十分广泛。当下在对重金属含量测定时，使用效果较好的是三重四级杆电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS-MS）其痕量检测中精度属于ppt 级，在油漆中重金属的设备精度为ppb级。进样系统中配置了雾化器进样和进溶液二针管，采用Ryton高分子惰性材料制作成雾室，由刚玉耐火材料制作成矩管中心。在应用过程中为延长射频发射器的使用寿命，需采取小功率以减少背景噪音，为避免堵塞进样管，进样管管径要大。为提高信背比，改善检出限，提升样品的适应性，可以采用40.68MHz激发频率。ICP-MS在对溶液中的微量元素进行检测时，能将含量在10-9以下的元素检测出来。但由于仪器价格相对较高，在痕量分析中效果较好，对家具油漆涂料中重金属的检测中虽然可以使用该方法，但对仪器的损害较大，且要对试样进行稀释。
3.3 分光光度法
被测物质在特定波长处或者一定波长范围内光的吸收度或发光度是分光光度法的基本原理，可以对被测物质进行定性与定量分析。微量和痕量组分的测定中紫外可见光吸收光谱法的效果较好，测定下限为10-6-10-7。为对油漆涂料中的重金属进行测定，可以采用哈希（HACH）的分光光度计，现场监测与实验室实验可分别选择DR2800、DR5000。在试验中使用二硫腙1，1，1 －三氯乙烷溶液萃取出来，对色漆涂料中的铅含量采用分光光度法进行测定，加标回收率在98.7%-104.9%。采用分光光度法具有较高的灵敏度与准确度，且重现性良好。但这种方法在检测过程中，由于很多金属元素具有接近的性质，显色剂选择性较差，所以必须对显色条件予以考虑，在实际应用中应用范围或者效果受到限制。
3.4 原子吸收光谱法（AAS）
被测元素基态原子的外层电子对共振线的吸收程度进行测量是AAS的基础原理，可以对60多种金属元素及一部分非金属元素进行测定。待测元素的空心阴极灯作为光源，雾化器中吸入待测溶液被压缩空气，然后进行雾化，待测元素与乙炔气进行混合，将其喷出到长条喷口进行燃烧。在火焰的高温下样品中被测元素可以转化为原子蒸汽，光源会有特征光发出，在通过火焰时入射光中的特征能量就会被样品中的被测原子吸收，被测元素会从基态跃迁到激发态。特征光在入射到光分系统后，就会让其强度产生变化，从而被检测出来。在火焰的高温下待测元素会原子化，将其称之为蒸汽的原子吸收光谱法（FAAS），在实际应用中十分广泛。火焰炉可以由石墨代替，就会形成石墨炉原子吸收分光谱法（GF-AAS），相比于火焰法，石墨炉的灵敏度更高，检出限属于ppb级，为痕量分析数，取样量较少，且操作较为简单。GF-AAS的基体会受到较强干扰，所以在多元素分析中不适合。在对油漆样品中的镉进行检测时，可以使用带有光学温控系统的石墨炉原子吸收光谱仪，检出限、相对标准偏差、回收率分别为9.6ng/L、≤ 2.5%、94.6%~102%。AAS具有较低的检出限，精准度与灵敏度较高，操作简单快捷，而且应用范围十分广泛。
3.5 原子荧光光谱法（AFS）
AFS在对元素进行测量时，会对待测元素的原子蒸汽在辐射能激发下所产生的荧光强度进行测定，将这种方法称之为AFS。AFS在对金属元素测定过程中具有较高的灵敏度，且基体干扰较少，但也有缺点，主要是由于范围较窄，在对元素测定过程中会受到散光的影响。可以采用氰化物发生－原子荧光光谱法测定油漆中的痕量的砷与锑，采用的预还原剂为L- 半胱 氨酸，对砷的检出限、回收率、相对偏差分别为0.058μg/L、98.5%~100.3%、0.6%；对锑的检出限、回收率、相对偏差分别为0.075μg/L、98.5%~100.3%、0.9%。
3.6 X 射线荧光光谱法
从1895年X射线被发现到现在，X射线的相关研究较多，且得到广泛应用，在大量研究与技术进步下，现场和原位X射线光谱分析成为可能。X射线属于电磁辐射，波长较短，一般情况下辐射能量在0.1-100keV。样品使用高能量电子照射时，样品会让入射电子减速，会有宽带连续X 射线谱产生。入射光束为X射线，样品中的元素内层电子会受到激发，会有次级X射线产生。不同元素由于原子的能级结构不同，所以X射线发出后会有特定能量形成，将其称之为X射线。X射线荧光光谱法在应用中，可以分析块状、液体等不同的样品；对元素的检测范围为10-5%~100%；在分析时具有较广的范围；谱仪具有较强的自动化与智能化水平。待测样品的X谱线图可以利用X射线荧光光谱法获取。在对样品中包含多少种元素时，可以通过X射线波长进行判断，波长（能量）的谱线计数率（光子个数）为光谱图的纵坐标，各元素与响应谱线的计数率之间存在一定关系，以铅元素为例，可以将这种关系表示为公式（1）：
ωpb= Kf （Xpb） （1）
式中：ωpb—试样中铅元素的质量分数；
Xpb—铅元素的X 射线计数率；
K—标定常数。
可以按照同样的方法对其他元素的含量进行分析计算。以X射线光谱图为基础，在数据与函数分析处理下能将待检测物的各元素组分计算出来。
4 结语
家具油漆重金属含量检测标准与方法的分析，能明确检测标准，并选择合适的检测方法，对家具油漆的重金属含量进行确定。文章介绍了几种常见的重金属检测方法，不同的检测方法优势与缺点并存，所以要结合实际情况确定检测方法，以低成本、高效率与高精准度的方法检测出重金属含量。在现代科学技术的快速发展下，油漆重金属检测方法会向智能化、自动化的方向发展，检测的精准度与效率会越来越高，不断满足重金属检测的实际需求。
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文章来源：《大众标准化》2023年第2期
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