陳 璐，駱迎華，林圣光

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海200040）

0 引言

隨著環(huán)境保護工作的不斷推進，生態(tài)環(huán)保理念逐漸深入人心，人們意識到環(huán)境的承載能力被大大削弱，大量資源的消耗對環(huán)境產(chǎn)生了巨大的破壞，如果不加以改善，未來環(huán)境的發(fā)展趨勢將無法想象，急需將可持續(xù)發(fā)展的概念融入到各行各業(yè)中。因此，越來越多的消費者順應(yīng)“綠色、環(huán)?！钡南M潮流，傾向于購買對人體和環(huán)境無毒無害的消費品。在日常消費需求較大的紡織品領(lǐng)域也融入了這種生態(tài)環(huán)保的消費理念，人們開始使用生態(tài)紡織產(chǎn)品。這些產(chǎn)品主要包括直接或間接與皮膚接觸、或與口腔接觸的服裝、服飾、毛巾、床上用品、鞋襪、帽子、手套等各種紡織產(chǎn)品[1]。生態(tài)紡織產(chǎn)品的出現(xiàn)促進了紡織市場的進步，推動著檢驗檢測機構(gòu)對生態(tài)紡織品檢測分析技術(shù)的研究和開發(fā)。

此外，許多國家、國際性組織、行業(yè)協(xié)會也推出了一些法律法規(guī)和標準來支持和引導(dǎo)生態(tài)紡織產(chǎn)品的發(fā)展。生態(tài)紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)、供應(yīng)和經(jīng)銷企業(yè)面對這些法律法規(guī)和標準的要求，需要對其產(chǎn)品進行環(huán)保測試以便控制產(chǎn)品的品質(zhì)。在經(jīng)濟全球化的大背景下，紡織產(chǎn)品在進口或出口前都需要進行環(huán)保檢測，一方面避免出現(xiàn)貿(mào)易爭端，另一方面可以維護自身利益。

由此可見，生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測在保護生態(tài)環(huán)境、人類健康和生態(tài)紡織品的生產(chǎn)、供應(yīng)和經(jīng)銷企業(yè)以及消費者利益等方面都起著保護屏障的作用，在促進社會可持續(xù)發(fā)展方面起著不可或缺的作用。

1 生態(tài)紡織產(chǎn)品

1.1 生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測的現(xiàn)狀

人們消費觀念的改變和對紡織產(chǎn)品質(zhì)量追求的提高，促進了很多法律法規(guī)以及國際、國家、地方、行業(yè)標準的制定及應(yīng)用。為了使紡織產(chǎn)品品質(zhì)得到保證和提升，相應(yīng)的檢測分析技術(shù)也隨之涌現(xiàn)，并不斷強化。

在生態(tài)紡織產(chǎn)品所用檢測儀器方面，人們研究出了精密而準確的檢測分析儀器，并已經(jīng)投入使用。目前，大部分精密儀器都引入了計算機操作，減小了系統(tǒng)誤差，使得檢測結(jié)果更加精準，而且在數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面效率大大很高。在大數(shù)據(jù)的背景下，國內(nèi)外檢測技術(shù)人員對生態(tài)紡織產(chǎn)品的檢測技術(shù)和方法的了解及掌握比較透徹。

目前，國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)紡織產(chǎn)品的法律法規(guī)和標準頗多，他們對產(chǎn)品的原料和產(chǎn)品都提出了明確的要求，從而達到嚴格把控產(chǎn)品品質(zhì)的目的。國際上，生態(tài)紡織品協(xié)會（Oeko-Tex）對生態(tài)紡織產(chǎn)品本身提出了生態(tài)標簽；歐盟從紡織產(chǎn)品原料、生產(chǎn)以及產(chǎn)品本身提出了生態(tài)標簽；我國對生態(tài)紡織產(chǎn)品也有對應(yīng)的技術(shù)和檢測要求。

1.2 生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測的內(nèi)容

對于生態(tài)紡織產(chǎn)品的原料、生產(chǎn)過程的產(chǎn)品及最終產(chǎn)品本身，目前主要的檢測項目包括甲醛、致癌/致敏染料、偶氮、pH值、含氯有機載體、可萃取重金屬、揮發(fā)性有機化合物、鎳釋放、阻燃劑、六價鉻、鄰苯二甲酸酯、農(nóng)藥殘留、烷基酚、五氯苯酚和四氯苯酚、多環(huán)芳烴、有機錫、全氟辛烷磺酸/全氟辛酸、多氯聯(lián)苯/多氯三聯(lián)苯/多氯化萘、臭氧破壞物質(zhì)等。鑒于生態(tài)紡織產(chǎn)品的產(chǎn)品特性，其產(chǎn)品的檢測項目涉及范圍較大，因而需要使用的檢測儀器也較多，主要有紫外可見分光光度計（UV-vis）、氣相色譜（GC）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）、pH 計、原子吸收光譜儀（ICE）、液相色譜儀（LC）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS）等[2]。利用紫外可見分光光度計儀器進行檢測，不但操作簡單，而且試驗結(jié)果的精密度和重復(fù)性都比較好，因而被廣泛應(yīng)用于生態(tài)紡織產(chǎn)品的檢測分析中。

2 紫外可見分光光度計

1940年美國Beackman公司研制成功了第一臺紫外分光光度計，并于1945 年成功推廣和規(guī)模化生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，紫外分光光度計儀器得到深入的開發(fā)和研究。目前，作為最為實用的分析工具之一，其使用最多，覆蓋面最廣，幾乎每個分析實驗室都會應(yīng)用到，被廣泛應(yīng)用于生命、環(huán)境、材料、農(nóng)業(yè)、食品等科學(xué)領(lǐng)域。利用紫外分光光度計儀器，可以對物質(zhì)進行定性分析、定量分析、結(jié)構(gòu)分析以及純度分析，是環(huán)境檢測、食品檢測、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測等檢測領(lǐng)域必備的儀器，但在生態(tài)紡織品的檢測中，它主要用于甲醛及重金屬的定性和定量分析。

紫外可見分光光度計儀器根據(jù)其結(jié)構(gòu)一般可分為單光束、雙光束、準雙光束以及雙波長四類，其中雙光束紫外可見分光光度計使用較多[3]。而雙光束紫外可見分光光度計又可分為兩種類型，即：兩束單色光+兩只比色皿+兩只光電轉(zhuǎn)換器；兩束單色光+兩只比色皿+一只光電轉(zhuǎn)換器。后者在國內(nèi)外的高檔雙光束紫外可見分光光度計儀器中應(yīng)用較為普遍。

紫外可見分光光度計儀器主要由電光源系統(tǒng)、外光路系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、光度室系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、放大器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理、打印輸出等7 個系統(tǒng)組成[4]。

2.1 紫外可見分光光度計的原理

物質(zhì)原子或分子中的電子吸收一定能量（一定波長）的輻射發(fā)生電子能級躍遷，形成物質(zhì)吸收光譜。由于不同物質(zhì)分子對紫外可見光譜區(qū)（波段范圍150～800 nm，具體劃分詳見表1）輻射吸收強度不同，因而利用這一特性可以使用紫外分光光度法對物質(zhì)進行定性、定量以及結(jié)構(gòu)的分析。

表1 紫外可見光譜區(qū)類型

光吸收定律，也就是朗伯-比耳定律（Lambert-Beer），現(xiàn)在人們一般稱它為比耳定律。在入射光波長、強度以及溶液溫度等保持不變的情況下，當一束平行單色光通過均勻、非散射的某一有色溶液時，該溶液的吸光度A與質(zhì)量濃度C（mol/L）和光通過溶液的光程b（cm）乘積成正比，摩爾吸光因數(shù)為K（L·mol-1·cm-1），可以用公式表示為A=KbC。

2.2 紫外可見分光光度計的特點

2.2.1 適用濃度范圍廣，準確度高

使用紫外可見分光光度計儀器進行分析，其檢測的質(zhì)量濃度范圍很廣。在痕量分析時，質(zhì)量濃度范圍為10-8%～10-6%；在常量分析過程中，質(zhì)量濃度范圍可在1%～50%。應(yīng)用紫外可見分光光度計儀器分析時的相對誤差為1%～3%，甚至可減少到千分位。

2.2.2 應(yīng)用廣泛

紫外可見分光光度計儀器廣泛應(yīng)用在生命、環(huán)境、材料、農(nóng)業(yè)、食品等科學(xué)領(lǐng)域。大部分化學(xué)元素以及特殊的化學(xué)鍵在紫外可見分光光度區(qū)有不同程度的吸收，因而利用分光光度計的原理可以制定合適的顯色條件對大部分物質(zhì)進行分析。在紡織行業(yè)，由于條例法規(guī)對物質(zhì)的限量以及新的染料和染料助劑的合成要求，紫外分光光度法被廣泛應(yīng)用于生態(tài)紡織品檢測領(lǐng)域。

2.2.3 操作簡便

使用紫外可見分光光度計儀器一般可以歸納為3 個步驟：一是配制需要的溶液；二是將空白溶液放入吸收池進行測試，對儀器進行調(diào)零；三是將待測液放入吸收池進行測定，且操作簡便、快速。

2.2.4 分析成本低

相對于其他分析儀器，紫外可見分光光度計儀器價格不是很貴，在使用過程中，除了氘燈和鎢燈耗損較大外，其余零部件的損耗卻很少。國產(chǎn)氘燈壽命為500～800 h，單價約為200 元/只，而進口氘燈壽命為1 000～2 000 h，1 800～3 800 元/只。另外，鎢燈正常的使用壽命一般超過10 000 h。由此可見，紫外可見分光光度計儀器的使用成本較低，因而分析檢測的成本也不高。鑒于生產(chǎn)紡織品的企業(yè)大多為中小企業(yè)，且利潤率不高，因而應(yīng)用紫外可見分光光度計儀器對生態(tài)紡織產(chǎn)品進行檢測可以降低企業(yè)用于分析檢測的成本。

2.3 紫外可見分光光度計在生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

當分子中存在生色基團（發(fā)色基團）或者助色基團時，輻射會引起分子中電子能量的改變。常見的生色基團有碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、碳氮三鍵、氮氮雙鍵、氮氧雙鍵、碳硫雙鍵等，助色集團有羥基、氨基、氰基、鹵族元素等。這些基團的存在或者通過反應(yīng)生成發(fā)色基團，可以采用分光光度法對生態(tài)紡織產(chǎn)品中的甲醛、重金屬等項目進行分析檢測，詳見表2。

表2 生態(tài)紡織產(chǎn)品中用紫外分光光度計檢測項目

2.3.1 定性分析

紫外可見光檢測某一物質(zhì)時，物質(zhì)中的分子或原子吸收某一特定波長的光能，分子振動能級和電子能級發(fā)生相應(yīng)的躍遷。由于每種物質(zhì)原子、分子及分子空間結(jié)構(gòu)不同，對光能的吸收情況也不同，所以每種物質(zhì)的光譜曲線都有特殊性，可以根據(jù)波形圖以及光譜曲線中特征波長處的最大吸收峰值來判斷某種物質(zhì)的存在。生態(tài)紡織產(chǎn)品原材料中可能會含有一些殘留的重金屬等有害物質(zhì)及后整理加工過程中添加的一些助劑，因而可以利用紫外分光光度法進行分析檢測，或輔助其他檢測手段進行分析。

2.3.2 定量分析

紡織產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中，甲醛常作為防皺整理助劑用于抗皺免燙整理、提高色牢度、涂料印花的交聯(lián)劑等，因而最終生產(chǎn)出的產(chǎn)品中可能會有甲醛殘留。甲醛是一種對人體健康有危害的物質(zhì)，會對人體皮膚和呼吸道產(chǎn)生刺激，引發(fā)過敏、誘發(fā)癌癥等。由于甲醛在酸性條件下可與乙酰丙酮及銨離子反應(yīng)，生成黃色的顯色化合物，在波長為412 nm 處會根據(jù)其黃色物質(zhì)質(zhì)量濃度的不同而對光表現(xiàn)出不同的吸收強度，因而可以用紫外分光光度法對生態(tài)紡織產(chǎn)品中的甲醛進行檢測。用分光光度計法檢測生態(tài)紡織產(chǎn)品中的甲醛，試驗步驟簡潔明了，且操作簡便，檢測精確度高，結(jié)果重復(fù)性好，是檢測機構(gòu)常用于甲醛檢測的分析方法，也是企業(yè)對產(chǎn)品中是否含有甲醛的一種常用的自檢方法。

3 結(jié)論及展望

紫外可見分光光度計在生態(tài)紡織產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用目的很明確，且具有操作簡便、檢測成本較低等優(yōu)點，可以滿足很多中小企業(yè)對紡織產(chǎn)品的原料或生產(chǎn)過程中的半成品、成品中游離和水解甲醛、重金屬等項目檢測的需求。隨著科技的進步，紫外可見分光光度計的應(yīng)用范圍越來越廣，甚至可以與其他分析儀器相互聯(lián)用，擴大應(yīng)用范圍。