于文斌，張璐璐，張茹月，何豐翼

火焰原子吸收法測定陶瓷制品中鉛和鎘的溶出量

于文斌，張璐璐，張茹月，何豐翼*

（南通市疾病預防控制中心，江蘇 南通 226000）

建立了火焰原子吸收法測定食品接觸用陶瓷制品中鉛、鎘溶出量的測定方法。結(jié)果表明，相關系數(shù)均大于0.999，鉛、鎘的方法檢出限分別為0.07、0.007 mg/L，加標回收率分別為97.83%和94.91%，相對標準偏差分別為1.06%、2.94%。同時對比分析了不同乙酸溶液濃度、浸泡時間和浸泡溫度對陶瓷制品鉛、鎘溶出量的影響，確定最優(yōu)條件為使用4%濃度乙酸在22 ℃條件下浸泡24 h。該方法簡便高效，精密度好，準確度高，可用于日用陶瓷制品中鉛、鎘溶出量測定。

火焰原子吸收法； 陶瓷； 鉛和鎘； 溶出量

陶瓷從古至今一直都是人們盛放食物的主要容器，具有耐高溫、耐腐蝕、硬度高等特點，在人們的日常生活中被廣泛應用。但是，在日用陶瓷制品生產(chǎn)制作的過程中，為了提高陶瓷強度和耐腐蝕性及裝飾和美化的目的，通常會在陶瓷表面施加一層釉料[1]，這些釉料的原料可能含有鉛和鎘的金屬氧化物等化工原料，是食品接觸用陶瓷制品中重金屬的主要來源[2-4]。這些重金屬在一定條件下會向與其接觸的食品遷移從而對人身體健康造成危害。其中鉛和鎘是對人體的傷害最大。鉛在身體中長期積累會對神經(jīng)、腎臟和內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)造成危害。鎘會損害腎臟、骨骼和血管，造成多系統(tǒng)損傷[5-6]。因此，建立對食品接觸用陶瓷制品中可溶性鉛、鎘的測定方法，對食品接觸用陶瓷制品的安全性評價具有重要意義。目前對于金屬元素鉛、鎘的檢測方法主要有光譜法、電化學法和生物法，其中光譜法的穩(wěn)定性高、精確度好，是現(xiàn)階段檢測金屬元素應用最廣泛的檢測方法[7-8]。光譜法包括原子熒光光譜法、石墨爐原子吸收法、火焰原子吸收法?；鹧嬖游辗ň哂懈蓴_少、選擇性性強、成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于重金屬元素的檢測中[9-10]。本文采用火焰原子吸收光譜法，建立對食品接觸用陶瓷制品中溶出的鉛、鎘的測定方法，為日用陶瓷生產(chǎn)品質(zhì)管理和重金屬遷移的準確檢驗提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：ZA3300型火焰原子吸收分光光度計（日立科學儀器（北京）有限公司，配火焰原子化器，鉛、鎘空心陰極燈）；Milli-Q型超純水系統(tǒng)（美國密理博公司）；其他均為實驗室常用儀器設備。

試劑：鉛單元素溶液標準物質(zhì)GBW08619（1 000 mg/L，中國計量科學研究院）；鎘單元素溶液標準物質(zhì)GBW08612（1 000 mg/L，中國計量科學研究院）；冰乙酸（分析純，≥99.5% ，國藥集團化學試劑有限公司）；硝酸（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）。

試驗材料：市售同一批次直徑約150 mm圓形陶瓷盤3組，其中白色、青色和印花各1組。

1.2 實驗方法

1.2.1 試劑配制

4%乙酸溶液（體積分數(shù)）：量取20.0 mL冰乙酸，加480 mL水，混勻。用作食品模擬物。

5%硝酸溶液（體積分數(shù)）：量取50 mL硝酸，加至950 mL水中，混勻。

1.2.2 標準溶液配制

鉛標準系列溶液：吸取100 mg/L鉛單元素標準溶液1.00 mL于100 mL容量瓶中，加5%硝酸溶液至刻度，混勻，作為10.0 mg/L鉛標準中間液；分別吸取鉛標準中間液0、0.500、1.00、2.00、3.00、4.00 mL 于10.0 mL 容量瓶中，加4%乙酸溶液至刻度，混勻。 配制成鉛標準系列溶液的質(zhì)量濃度分別為0、0.500、1.00、2.00、3.00、4.00 mg/L。

鎘標準系列溶液：吸取1 000 mg/L鎘單元素溶液1.00 mL于100 mL容量瓶中，加5%硝酸溶液至刻度，混勻，作為10.0 mg/L鎘標準中間液；分別吸取鎘標準中間液0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL于100 mL容量瓶中，加4%乙酸溶液至刻度，混勻。配制成鎘標準溶液系列濃度分別為：0、0.100、0.200、0.400、0.600、0.800 mg/L。

1.2.3 樣品制備

將陶瓷盤清洗后，用去離子水沖洗3次后自然晾干。將所有樣品在22 ℃條件下放置，然后分別向每個經(jīng)預處理的陶瓷盤樣品中倒入22 ℃的4%乙酸溶液50 mL，用硼砂質(zhì)玻璃將盤口覆蓋防止浸泡液蒸發(fā)。然后將陶瓷盤放置在避光條件下，于22 ℃恒溫浸泡24 h。放置后，攪拌溶液使其足夠均勻后，將50 mL浸泡液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，再用約50 mL的4%乙酸溶液沖洗盤子，并將沖洗液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容至刻度，混勻待測，同時做試樣空白試驗。

1.2.4 儀器參數(shù)

測定信號選擇BKG校正，通過偏振塞曼法的背景校正信號進行測定。其他工作參數(shù)見表1。

表1 火焰原子吸收分光光度計工作參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線與檢出限

按濃度由低到高的順序分別將鉛、鎘標準系列溶液在原子火焰吸收分光光度計上測定其吸光值，以標準系列溶液濃度為橫坐標，對應的吸光值為縱坐標分別制作鉛、鎘標準曲線，鉛、鎘元素的相關系數(shù)均大于0.999。按照試驗方法，連續(xù)重復測定10次空白樣品，計算測定值的標準偏差，以3倍標準偏差與標準曲線斜率的比值計算檢出限，得出鉛元素檢出限為0.07 mg/L，鎘元素檢出限為0.007 mg/L。線性范圍、線性方程及相關系數(shù)見表2。

表2 線性方程、相關系數(shù)與檢出限

2.2 方法精密度和準確度

為了驗證方法的精密度與準確度，對空白加標樣品進行7次平行測定，計算同時進行空白加標回收實驗，空白加標在與樣品相同的前處理和測定條件下進行分析。結(jié)果見表3所示，相對標準偏差小于2.94%，空白試樣加標回收率為94.91%～97.83%，表明試驗方法具有較好的精密度和準確度。

表3 精密度與回收率

2.3 試驗條件優(yōu)化選擇

2.3.1 乙酸濃度選擇

試驗分別使用體積分數(shù)為0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%的乙酸溶液作為食品模擬物浸泡陶瓷盤樣品，試驗中乙酸濃度分別對鉛和鎘溶出量的影響如圖1所示，從圖中結(jié)果可以看出，隨著乙酸濃度的增加，會逐漸加大陶瓷表面的鉛和鎘溶出量，但是當達到一定濃度時，溶出量趨于穩(wěn)定，乙酸濃度達到4%時，溶出量的的增幅最大，超過4%時，溶出量并無明顯增大，說明4%的乙酸已經(jīng)使陶瓷表面鉛和鎘的溶出達到平衡狀態(tài)。因此確定試驗選擇乙酸溶液濃度為4%作為最佳濃度。

圖1 乙酸濃度對溶出量影響

2.3.2 浸泡時間選擇質(zhì)量分數(shù)

選擇印花陶瓷盤用4%乙酸溶液分別浸泡2、8、12、16、24、36、48 h，比較不同浸泡時間對鉛、鎘溶出情況的影響。其結(jié)果如圖2所示。由圖可以看出，鉛、鎘溶出量隨著浸泡時間增加而增大。其中鎘元素在浸泡12 h后溶出量逐漸穩(wěn)定，鉛元素在浸泡24 h后溶出量趨于穩(wěn)定，綜合考慮，選擇浸泡24 h作為最佳浸泡時間。

圖2 浸泡時間對溶出量影響

2.3.3 浸泡溫度選擇

用4%乙酸溶液浸泡印花陶瓷盤，分別將其放入恒溫箱中24 h，設定恒溫箱溫度為12、22、32、42 ℃。其測定結(jié)果見圖2，由圖3可看出，鉛、鎘在低溫環(huán)境中溶出量較低，在32、42 ℃條件下溶出量略高于22 ℃。綜合考慮食品的存放儲存大部分在室溫條件下，結(jié)合浸泡溫度試驗結(jié)果，選擇22 ℃作為最終試驗浸泡溫度。

圖3 浸泡溫度對溶出量影響

2.4 樣品結(jié)果分析

對每組陶瓷盤樣品中各隨機抽取3個樣品進行鉛、鎘溶出量試驗，測定結(jié)果見圖4。依據(jù)現(xiàn)行國家標準中陶瓷制品對鉛、鎘遷移量限定值，所有檢測樣品結(jié)果均為合格，其中鉛溶出量最大為0.654 mg/L，鎘溶出量最大為0.022 9 mg/L。印花陶瓷盤相比于白色和青色陶瓷盤，鉛、鎘溶出量略高，多顏色印花和印花凹凸表面可能由于其釉料中重金屬含量相對較多及釉層較厚導致陶瓷容器鉛、鎘的溶出量較高。

圖4 樣品測定結(jié)果

3 結(jié) 論

本文通過應用火焰原子吸收光譜法測定食品接觸用陶瓷制品中鉛、鎘溶出量，鉛、鎘檢出限分別為0.07 mg/L和0.007 mg/L，加標回收率分別為97.83%和94.91%，相對標準偏差分別為1.06%和2.94%，方法簡便高效、具有良好的準確度和精密度。通過優(yōu)化遷移試驗中乙酸濃度、浸泡時間和溫度條件，確認最優(yōu)條件為使用4%濃度乙酸在22 ℃條件下浸泡24 h。同時，對不同樣品測定表明，白色陶瓷容器鉛、鎘溶出量一般低于帶顏色或印花圖案的陶瓷容器。此方法可適用于日用陶瓷制品的鉛、鎘遷移量測定，為生產(chǎn)品質(zhì)管理及重金屬遷移風險評估提供參考方法和保障。

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Determination of Dissolved Lead and Cadmium in Ceramic Products by Flame Atomic Absorption Spectrometry

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（Nantong Center for Disease Control and Prevention, Nantong Jiangsu 226000, China）

A method for the determination of lead and cadmium in ceramic products for food contact by flame atomic absorption spectrometry was established. The results showed that the correlation coefficients were greater than 0.999. The detection limits of lead and cadmium were 0.07 mg·L-1and 0.007 mg·L-1, respectively. The recoveries were 97.83% and 94.91%, respectively. The relative standard deviations were 1.06% and 2.94%, respectively. At the same time, the effects of different acetic acid solution concentration, soaking time and soaking temperature on the dissolution of lead and cadmium in ceramic products were compared and analyzed. The optimum conditions were determined to be soaking for 24 h with 4 % acetic acid at 22 ℃. The method is simple and efficient, has good precision and high accuracy, and can be used for the determination of lead and cadmium dissolution in daily ceramic products.

Flame atomic absorption method; Ceramics; Lead and cadmium; Dissolved amount

O657.31

A

1004-0935（2023）09-1392-04

2023-01-29

于文斌（1993-），男，助理工程師，碩士研究生，遼寧朝陽人，2021年畢業(yè)于遼寧石油化工大學化學工程專業(yè)，研究方向：從事理化檢驗與分析工作。

何豐翼（1995-），男，助理工程師，碩士研究生，研究方向：分析化學。