王春生，杜立新，徐巧紅，王衛(wèi)

(1.中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111； 2.華測檢測認證集團股份有限公司，廣東深圳 518101)

作為軌道交通車輛內裝材料的一部分，地板布主要作為鋪地材料鋪設于各類車體的地板上，起到美觀、防滑、減震降噪作用[1-4]。為了保證地板布的產品性能，其生產過程會添加鉛鹽或鎘鹽作為穩(wěn)定劑，在使用過程中，隨著磨損，鉛、鎘持續(xù)地向表層遷移，在空氣中形成鉛塵、鎘塵，同時地板表面的鉛、鎘也容易被嬰幼兒直接接觸，并經由吸食手指的方式而攝入體內[5]。鉛、鎘均有生物毒性。慢性鉛中毒可損傷人的血液系統、神經系統、消化系統、腎、生殖系統等，并有致畸作用；鎘對胃腸粘膜有強烈刺激，長時間吸入鎘塵以及鎘煙都會損傷腎和肺[5-8]。為最大限度地避免產品在使用過程中對人體產生危害，2021 年3 月，國家鐵路局推出最新環(huán)保標準《機車車輛非金屬材料及室內空氣有害物質限量》(TB/T 3139—2021)，其中地板布作為鋪地材料對有害物質可溶性鉛、鎘、揮發(fā)物進行限制。對于可溶性鉛、鎘的檢測要求按照《室內裝飾裝修材料 聚氯乙烯卷材地板中有害物質限量》(GB 18586—2001)采用石墨爐原子吸收光譜法分析，限值均不超過10 mg/m2。查閱相關文獻得知，原子吸收法檢出限低，靈敏度高，分析精度好，但不能對多元素同時分析，分析效率低[9-10]；電感耦合等離子體質譜法也可以用于鉛、鎘的測定[11]，擁有極高的靈敏度和動態(tài)范圍，分析快速，譜線簡單，干擾相對于光譜技術要少，但儀器價格昂貴；電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法具有操作簡單、快捷，檢出限低，線性動態(tài)范圍寬，可多元素同時分析的優(yōu)點，是一種快速高效的檢測方法，已廣泛應用于汽車[12-13]、貴金屬[14-15]、土壤[16]等領域，但ICP-OES 法同時檢測軌道交通地板布中可溶性鉛和可溶性鎘的研究尚未見報道。筆者用ICP-OES 法同時測定軌道交通地板布中可溶性鉛和可溶性鎘含量，確定了合適的分析譜線和儀器最佳工作條件，該法準確度高，穩(wěn)定性好，滿足軌道交通地板布的檢測要求。該方法實現了軌道交通地板布中可溶性鉛和可溶性鎘的同時測定，有利于企業(yè)更快捷有效的掌握地板布中鉛、鎘的溶出情況，對軌道交通地板布的生產和監(jiān)管有重要的指導意義。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：Agilent 5110 VDV 型，美國安捷倫科技有限公司。

石墨爐原子吸收光譜儀：AA900Z 型，美國珀金埃爾默有限責任公司。

微波消解儀：TOPEX 型，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司。

Pb、Cd 混合標準儲備溶液：質量濃度均為1000 mg/L，編號為GNM-M060276-2013，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

鹽酸：優(yōu)級純，蘇州晶瑞化學股份有限公司。硝酸、氫氟酸：均為分析純，江蘇強盛功能化學股份有限公司。

氬氣、氬氣：純度均為99.99%(體積分數)，上海熙勤氣體有限公司。

實驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

RF 發(fā)射功率：1 200 W；冷卻氣：氬氣，純度99.99%，流量為12.0 L/min；輔助氣：氬氣，流量為1.0 L/min；霧化壓力：0.22 MPa；垂直觀測高度：8 mm；積分時間：5 s；分析譜線分別為鉛220.35 nm，鎘228.80 nm。

1.3 樣品處理

使待測樣品處于平展狀態(tài)，距離邊緣至少50 mm 處，沿寬度方向均勻裁取10 mm×100 mm 的長方形試樣2 塊，將其分別裁為10 mm×10 mm 的試樣10 塊，分別放入50 mL 三角瓶中，用25 mL 1.0 mol/L 鹽酸溶液浸泡24 h 后，將浸泡液過濾到50 mL 容量瓶中并用超純水定容至50 mL，備測。同時取1 只干凈的三角瓶，向其中加入25 mL 1 mol/L鹽酸溶液，24 h 后將浸泡液過濾到50 mL 容量瓶中并用超純水定容至50 mL，得到空白溶液。

1.4 溶液配制

取1 mL 1 000 mg/L 的鉛、鎘混合標準溶液于100 mL 容量瓶中，用0.5 mol/L 鹽酸溶液定容至標線，搖勻，得10 mg/L 鉛、鎘混合標準儲備溶液。

分別移取10 mg/L 鉛、鎘混合標準儲備溶液0、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00 mL 于6 只100 mL 容 量瓶中，用超純水稀釋至標線，配制成鉛、鎘質量濃度均分別為0、0.02、0.05、0.10、0.20、0.50 mg/L 的系列標準工作溶液。

2 結果與討論

2.1 分析譜線波長選擇

采用ICP-OES 法分析時，應選擇靈敏度高、背景小、基體干擾小、無自吸現象、對稱性和峰形好的譜線。通過查閱相關文獻及儀器譜線庫提供的各元素推薦波長，對待測元素的譜線進行初選，在譜庫中選擇各元素的靈敏線、次靈敏線2～3 條，使用1.0 mg/L 標準溶液，根據對特征譜線的干擾及光譜儀具有的同步背景校正功能，確定鉛220.35 nm、鎘228.80 nm 為最佳分析線。

2.2 儀器工作條件選擇

2.2.1 功率的選擇

儀器發(fā)射功率增大時信號明顯增強，但功率越高，能耗越大，造成儀器使用壽命的減短，而功率太低，又影響待測元素的激發(fā)，查閱資料和參照設備制造商推薦的方法，溶液樣品發(fā)射功率一般選用950～1 350 W[14]。保持其它參數不變，功率在800～1 500 W 范圍內，以100 W 遞增，測定濃度為0.05 mg/L 的混合標準溶液，考察發(fā)射功率對各元素光譜強度的影響，結果如圖1 所示。由圖1 可知，發(fā)射功率在800～1 200 W 范圍，鉛、鎘元素的光譜強度隨發(fā)射功率的增大而增大，發(fā)射功率大于1 200 W 時，光譜強度增大的速率越來越小，最后基本不變。綜合考慮選擇發(fā)射功率為1 200 W。

圖1 不同發(fā)射功率對應的光譜強度

2.2.2 霧化氣壓力的選擇

霧化氣壓力增大會使待測元素光譜強度增加，由于各待測元素的性質不同，霧化氣壓力太大導致某些元素的背景值也大幅地上升，從而使得峰值信噪比下降。固定其它參數不變，分別設定霧化氣壓力 為0.15、0.20、0.22、0.26、0.30 MPa，測 定 濃 度 為0.05 mg/L 的混合標準溶液，考察霧化氣壓力對光譜強度的影響，結果如圖2 所示。由圖2 可知，當霧化氣壓力為0.22 MPa 時，各元素光譜強度最大，故霧化氣壓力選擇0.22 MPa。

圖2 不同霧化壓力對應的光譜強度

2.2.3 觀測高度的選擇

保持其它參數不變，改變垂直觀測高度，測定濃度為0.05 mg/L 的混合標準溶液，考察垂直觀測高度對光譜強度的影響，結果如圖3 所示。由圖3可知，垂直觀測高度越高，各元素光譜強度越低，因此確定觀測高度為8 mm。

圖3 不同垂直觀測高度對應的光譜強度

2.3 線性方程及檢出限

按照1.2 儀器工作條件，對1.4 配制的系列鉛、鎘混合標準工作溶液進行測定，以質量濃度(x)為橫坐標，光譜強度(y)為縱坐標繪制標準工作曲線，計算線性方程和相關系數。

依據IUPAC 定義，對空白溶液進行11 次測定，其3 倍標準偏差為方法檢出限[15-16]。

鉛、鎘元素的線性范圍、線性回歸方程、線性相關系數和檢出限見表1。由表1 可知，各元素質量濃度在0～0.5 mg/L 內線性良好，相關系數均為0.999 9，鉛檢出限為0.005 0 mg/L，鎘檢出限為0.001 4 mg/L。結果表明該法具有良好的線性關系和高靈敏度，滿足軌道交通地板布中有害物質限量的測試要求[17]。

表1 線性范圍、線性方程和檢出限

2.4 加標回收與精密度試驗

稱取7 份空白樣品，按1.3 方法進行處理，加入0.6 mL 質量濃度均為10 mg/L 的鉛、鎘儲備溶液，鉛、鎘加標理論濃度均為0.120 mg/L，按1.2 儀器工作條件進行測定，計算7 個樣品測定值的相對標準偏差，并計算回收率，測定結果見表2。由表2 可知，鉛、鎘的加標回收率為95.83%～99.17%，在標準要求的80%～120%范圍內。相對標準偏差分別為4.11%、5.02%，均小于10%。結果表明該法精密度好，準確度高，符合分析測試質量管理規(guī)定。

表2 加標回收試驗結果(n=7)

2.5 比對試驗

用 建 立 的ICP-OES 法 與GB 18586—2001《室內裝飾裝修材料 聚氯乙烯卷材地板中有害物質限量》(GF-AAS)法對照分析4 款不同濃度的地板布樣品，以國標方法測定值為真值，計算相對誤差(RE)，結果見表3。由表3 可知，本實驗方法與國標法測定結果無顯著性差異，相對誤差(RE)為-5.66%～4.88%，在±10%范圍內，表明本方法準確可靠。

表3 對比試驗結果

3 結語

采用鹽酸溶液提取，在最優(yōu)儀器條件下，以電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定軌道交通地板布中可溶性鉛、鎘含量，該法簡單、快速，方法精度高，準確度好。