电感耦合等离子体质谱法在家具重金属检测中的应用

（广东产品质量监督检验研究院, 广东 广州  510670）

摘  要：本文介绍了重金属的危害，以及家具中重金属的来源和相关标准要求，并对常用的重金属检测方法电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）在木制家具、布艺家具、塑料家具以及家具涂料中重金属检测的应用。ICP-MS技术有极宽的动态线性范围、超低的检出限、极高的灵敏度、以及能同时快速准确测量多种金属元素，ICP-MS技术在家具中重金属检测具有较大的优势。

关键词：家具，重金属，电感耦合等离子体质谱法，危害，检测

中图分类号：TS67;O657.63     文献标识码：A  

基金项目：广东省市场监督管理局科技项目（2020ZZ03）资助

家具是指人类维持正常生活、从事生产实践和开展社会活动必不可少的器具设施大类。近年来，随着科技进步及工艺的提高，家具产品有实木家具、塑料家具、板式家具、玻璃家具等，从而改善家具的使用功能，其表面涂层带来了一系列环保问题，如重金属污染等。

1 重金属的来源及危害

家具中重金属主要来源两大方面：家具原辅材料和制造工艺。家具原辅材料如：木材、皮革、PVC、纺织物、塑料等，其本身可能含有一定量的金属化合物，在生产制造工艺过程中也可能会带入一些重金属，如木材和皮革防腐处理、纺织物添加阻燃剂、PVC塑料中添加阻燃热降解的铅、镉盐稳定剂、粉末涂料中添加有机锡类催化剂[1,2]。为改善家具的美观性、耐用性和稳定性等性能，可能会带入含有有害重金属化合物的辅助剂如阻燃剂、稳定剂等助剂[3]。

微量的重金属通过迁移而进入人体，能与蛋白质、酶等发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中积累,造成慢性中毒。铅能损害人体神经系统、心脏、呼吸系统和生殖系统；多数的锡及其无机化合物是属于低毒物品,但部分锡盐以及是长期接触锡粉尘可导致锡肺的发生,而且可以有神经毒害；钡可引起灼烧感；砷影响细胞正常代谢。

2 家具中重金属的相关标准规定

目前，国内关于家具中重金属限量标准中重金属检测项目和限量要求见表1。

表1 家具相关标准中重金属的检测项目和限量要求

Table 1 Test items and limit requirements of heavy metals in furniture related standards

3 家具中重金属检测技术分析

在不同行业领域，不同的检测方法具有其自身的优势。表2对4种分析方法优缺点对比分析。相较于其他3种方法，ICP-MS测量结果更精确、抗干扰能力更强、速度更快及检测限更低，ICP-MS可以轻松检测到μg/L的级别[4]。

表2 4种分析方法优缺点比对分析

Table 2 Comparative analysis of the advantages and disadvantages of the 4 analysis methods

4 电感耦合等离子体质谱法对家具中重金属检测的应用

4.1  ICP-MS在木制家具中重金属的检测应用

欧盟颁布了木制家具生态标签2009/894/EC标准决议，其中规定可用于木制材料生产的回收纤维中铅、铬、镉、汞、铜和砷等元素的限量。目前针对木制家具中重金属含量测定的方法报道较少，现有的方法中只测定木材及木制品中铜、铬、砷等3种元素，且由于方法的限制，检出限较高[5]。韩井伟[6]等采用微波消解法消解样品，ICP-MS进行同时测定木制家具中的铅、铬、镉、铜、汞、砷等多种重金属元素的含量，方法检出限在0.003~0.080μg/L之间。加标回收率在95.1%~106%之间，测定值的相对标准偏差在均小于3.0％。该方法具有检出限低、精密度高、简便、快捷等优点，克服了原子吸收分光光度法对上述元素检测的分析时间长、灵敏度低等缺点，为木制家具重金属元素检测提供了检测技术依据。

4.2  ICP-MS在布艺家具中重金属检测应用

欧盟对于纺织品中铅含量已有严格控制。我国对于纺织品中重金属管控也有相关标准，如GB/T 18885-2020《生态纺织品技术要求》，FZ/T81014-2008《婴幼儿服装》。纺织品重金属检测的方法主要是GB/T 17593的四部分。ICP-MS已被用于纺织品和皮革中多种重金属的检测。贾会来[7]等采用微波消解法进行前处理，用ICP-MS同时测定皮革中的7种微量元素，检出限在0.57~2.43μg/L之间，线性范围在25~125μg/L内，线性相关系数均大于0.9999，相对标准偏差（n=10）在0.6%~2.2%之间，加标回收率在95.5%~106.3%之间。白子竹[8]等建立了ICP-MS检测纺织品中5种可萃取的重金属元素，在一定范围内线性相关系数均大于0.999，相对标准偏差为2.12%~11.20%，加标回收率为80.0%~96.1%。马书民[9]等采用振荡萃取和电感耦合等离子体质谱技术相结合，测定了9种重金属的检出限、回收率及精密度，该方法检出限低、准确、快速、干扰少，适于检测纺织品中的可萃取重金属元素。李艳玲[10]等采用ICP-MS法测试了纺织品中9种可萃取重金属含量，并计算实验过程中引入的不确定度，明确了测试的准确性，对采用ICP-MS法测纺织品中的重金属提供了优化参考。

4.3  ICP-MS在塑料家具中重金属检测应用

陈玉红[11]采用微波消解进行样品前处理，ICP-MS法同时测定各种塑料中的铅、镉、汞、铬、砷等元素，方法检出限为0.7~6.5 ng.g-1,加标回收率为89.8%-103.5%,相对标准偏差为0.8%-11.3%.根据所建立的分析方法分别测定了4种PE与标准样品以及2种ABS实际样品，为相关产品中的分析提供了参考。Lin[12]等采用ICP-MS测定塑料制品中的银，方法检出限为0.75μg/L，相对标准偏差为2.26%~4.79%，加标回收率为78.09%~92.72%。

5 结束语

随着政策法规对家具中重金属含量约束要求逐渐升高，但是在市场上依旧有很多家具和原材料存在重金属超标的现象。消费者的环保意识不断增强，如何对家具中重金属的含量进行快速、准确的检测分析也必将引起越来越广泛的关注。目前家具中重金属检测方法应用较多的为原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法，而ICP-MS技术有极宽的动态线性范围、超低的检出限、极高的灵敏度、以及能同时快速准确测量多种金属元素的优势越来越受到人们的青睐。所以ICP-MS技术在家具中重金属检测具有较大的优势。

参考文献

[1] 郑艳宁,朱光,杨建章,董志彪,谭志芳.家具中重金属含量问题及其检测技术分析[J].居舍,2020(13):23.

[2] 刘琼,陈纪文,陈满英,包楚才,叶翠平.微波消解电感耦合等离子体质谱法测定粉末涂料中总锡含量[J].广州化工,2021,49(21):78-80.

[3] 梁显源,胡鹏飞,司银平.家具中重金属含量问题及其检测技术分析[J].中国人造板,2017,24(07):31-33.

[4] TaiChi Yamamoto, Yuki Arai, Tomohiro Seki, Agilent Application Note 5989-3574EN:Rohs/ELV Directives-Measurement of Heavy MetalsUsing ICP-MS.

[5] 金献忠，陈建国，朱丽辉等.高压消解-ICP-AES测定木材及木制品中的铜铬砷[J].光谱与光谱分析，2007,29(7):1827-1830.

[6] 韩井伟,朱万燕,杨娟,王正国,张丽,刘同英.微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定木制家具中6种重金属元素[J].理化检验(化学分册),2015,51(10):1440-1443.

[7] 贾会来,尹蓝,王茜,熊金平.微波消解-ICP-MS测定皮革中7种重金属元素[J].分析试验室,2016,35(06):709-712.