天瑞仪器ICP2060T 测定儿童玩具中的八大重金属

一、前言

积木、童车、铁皮玩具等玩具表面都涂有各种油漆或涂料，当这些油漆或涂料中的有害金属如铅、铬、锑、砷、钡、镉、汞超标时，就会给儿童健康造成威胁。表面涂层在人体接触摩擦或适合的溶剂作用下，都可能将重金属带入体内，也就是说，重金属可通过适当的介质迁移进入人体。

儿童玩具的油漆颜色越鲜艳，其含有的铅等重金属越多，这主要是由油漆颜料中含有的铅化合物造成的，如黄丹、红丹和铅白等。由于其能使油漆颜色持久保持鲜艳，所以，越是颜色鲜艳的油漆，越可能含有大量的铅。

各国玩具标准对涂料中八大重金属元素的限制

一、ASTMF963：2008（美国）

玩具材料中可溶迁移元素的限值，以ppm（mg/kg）计：

Antimony (Sb)	Arsenic (As)	Barium (Ba)	Cadmium (Cd)	Chromium (Cr)	Lead (Pb)	Mercury (Hg)	Selenium (Se)
60	25	1000	75	60	90	60	500

总铅：0.06%（600ppm）

二、EN71-3（欧盟）

玩具材料元素迁移的限量：

元素		锑 (Sb)	砷 (As)	钡 (Ba)	镉 (Cd)	铬 (Cr)	铅 (Pb)	汞 (Hg)	硒 (Se)
每mg/kg玩具材料中转移元素的限值	条中所列的任何玩具材料，除造型黏土，指画颜料	60	25	1000	75	60	90	60	500
	造型黏土和指画颜料	60	25	250	50	25	90	25	500

三、CHPA（加拿大SOR/2016-195号法规）

总铅：600mk/kg

汞：0（不允许含有任何的汞）

迁移（5%的盐酸溶液中，在20℃的情况下摇动10min）的锑、砷、钡、镉、硒，不超过0.1%。

四、GB6673-2003（中国）

玩具材料	元素（mg/kg）
	锑 (Sb)	砷 (As)	钡 (Ba)	镉 (Cd)	铬 (Cr)	铅 (Pb)	汞 (Hg)	硒 (Se)
除造型黏土和指画颜料外的其他玩具材料	60	25	1000	75	60	90	60	500
造型黏土和指画颜料	60	25	250	50	25	90	25	500

用ICP对玩具中有害重金属元素进行分析测试是应用较为广泛的方法。由于ICP是多元素同时进行测定，故分析速度快，同时检出限较低，线性范围较宽，这对玩具日常检验的光谱分析及研究过程中具有非常重要的实际意义。总体的测试方法可分为两种，参照欧盟标准和加拿大标准测试的结果数据会有明显的差异性，因此对比两种测试方法的结果显得尤为重要。

二、实验部分

2.1 仪器装置

ICP2060T电感耦合等离子体发射光谱仪；

样品提升量:2.0mL/min；
高频振荡发生器,频率27.12MHz；
同心圆雾化器；
双筒型雾室

2.2 工作条件

（1）高频功率：900W。
（2）等离子气流量：12L/min。
（3）辅助气流量：0.6L/min。
（4）载气流量：0.7L/min。
（5）积分时间：0.5s。

2.3 试剂

硝酸、盐酸、过氧化氢均为优级纯；
超纯水:电阻率达到18.25MΩ.cm；
As、Sb、Pb、Se、Ba、Cr、Cd、Hg的国家标准溶液，浓度为1000ug/mL；
As、Sb、Pb、Se、Ba、Cr、Cd、Hg的系列标准溶液,浓度分别为0.5ug/mL、1ug/mL、2ug/mL。

2.4 样品处理

总量测试：准确称取0.5g样品于微波消解罐中,加入10mL浓硝酸,，4ml过氧化氢在电热板上低温加热，后装入微波消解仪中微波反应，待程序完成，消解罐温度完全冷至室温后开罐，过滤定容至50ml容量瓶中，待测。同时做样品空白实验。

欧盟标准可溶性测试：准确称取0.5g样品于50mL带塞的试剂瓶中,加入25ml温度为(37±2℃)的0.07mol/L盐酸溶液与之混合,摇动1min,然后检查混合溶液的酸度,调节pH达到1.0-1.5之间,置于温度为(37±2℃)的恒温振荡器中,避光摇动1h,再静置1h,接着立刻将混合物中的固体物有效分离出来,溶液供分析各元素含量用。
备注:总量是指玩具中所含某元素总的含量;可溶是指模仿人的胃酸(0.07mol/L盐酸溶液)的条件下玩具表面某元素可以被溶出的含量。

加拿大标准可溶性测试：称取准确称取0.5g样品于50mL比色管中,加入25ml温度为20℃的5%的盐酸溶液与之混合,摇动10min, ,接着立刻将混合物中的固体物有效分离出来,溶液供分析各元素含量用。

三、结果与讨论

3.1 分析线的选择

用待测元素的标准溶液和空白溶液在各波长处进行扫描,得到这些元素在这些波长处的扫描轮廓图，然后输入干扰元素溶液，得到相应的扫描峰形图。从所示的谱线及背景的轮廓和强度值，可以很直观地看到干扰的类型和程度，能方便地选择合适的分析线和设置背景校正位置。分析波长与检出限见表1。

表1元素分析波长及检出限

元素	波长(nm)	检出限(ug/mL)
As	193.696	0.025
Sb	206.838	0.023
Ba	455.404	0.001
Se	196.026	0.023
Pb	220.351	0.024
Cd	226.502	0.002
Cr	267.716	0.003
Hg	194.227	0.008

3.2 工作参数的选择

3.2.1 功率的影响

由实验结果可知大多数元素随功率的增加谱线强度增加，但功率增大到一定程度信背比反而下降，同时也易烧掉炬管。综合考虑选900W较合适。

3.2.2 辅助气流量

考虑到有些玩具样品含有机物成份，燃烧时易破坏热平衡导致烧炬管，故选择氩气辅助气流量为0.6L/min。

3.2.3 酸度的影响

由于玩具前处理好的样品的酸度是严格按照ASTM标准或EN71标准确定的,故不考虑酸度的影响。

3.2.4 观察高度的影响

用Mn(波长257.61nm)进行观察高度调节,调整其观察区以作为测量观察高度。

3.3 校准曲线的绘制

分别将国家标准溶液配制成系列标准溶液,以超纯水作空白,绘制各元素的校准曲线。

3.4 微波消解程序的选择

考虑到样品的有机特性，选择合适的微波消解程序对样品的消解效果和微波罐的保护均较好，通过尝试不同的消解程序观察消解效果终确定消解程序的参数为

步骤	温度（℃）	压力范围（Psi）	时间（S）
1	100	20	300
2	120	30	300
3	160	50	500
4	200	80	400

3.5 样品分析及结构对比

按本文拟定方法,分别按照欧盟标准和加拿大标准进行处理和分析玩具镀层样品,分析测试结果见下表。

元素	欧盟标准测试结果（mg/kg）	加拿大标准测试结果（mg/kg）
As	未检出	未检出
Sb	未检出	未检出
Ba	929.3	475.6
Se	未检出	未检出
Pb	未检出	0.4
Cd	未检出	未检出
Cr	6.9	-
Hg	未检出	0.3

从结果上来看，虽然某些元素的数值没有检测到，但从检出得部分元素的结果可以看出，采用欧盟标准和加拿大标准方法进行玩具样品中元素测定的结果有明显的差异性，溶出的元素来说欧盟标准的测试结果偏高，但从部分元素的总量测试结果来看，溶出元素的成分较低，属于安全级别。

性能优势

全自动化设计
整台仪器除了电源开关，仪器所有功能都通过计算机控制，可靠、安全、方便。

蠕动泵
蠕动泵为十二转子四通道全自动设计，蠕动泵转速可根据需求流量设置调节；通过蠕动泵平稳进样和排除废液，确保进样速度与废液排除速度一致，客户可以根据需要适当调节速度，确保进样系统稳定。

气体流量自动控制
进样系统中，载气、等离子气、辅气均采用先进的质量流量控制器（MFC）来控制，具有流量连续可调、流量稳定等优点，确保了进样系统的稳定，为光源的稳定奠定了坚实的基础。

稳定先进的全固态射频电源
仪器采用的射频电源为天瑞仪器自主研发的全固态射频电源，具有体积小、效率高、输出功率稳定、带有各种保护功能等诸多优点，进一步提高了仪器的稳定性与安全性。

快速准确的全自动匹配功能
负载终端采用天瑞仪器自主研发的全自动匹配技术，具有匹配速度快、精度高等优点，确保了输出功率限度地加予负载，提高了电源的使用效率，从而提高仪器的稳定性，并使得整个点火过程简单方便。

先进的进样系统
进样系统高效、稳定，可配备国内外各种雾化器、雾化室，可以配备高盐雾化器、耐氢氟雾化器等，满足客户的各种需求；同时天瑞自主研发的自动进样器让测试操作更加便捷，进一步提高测试效率。

独特精密的光学系统
采用中阶梯光栅-棱镜交叉色散方式，专业的光学优化设计使得光通量化的同时保证了优异的光谱分辨率；无任何移动光学元件，保证了良好的长期稳定性；超低杂散光设计配合独特的光学设计，大大降低了背景光的干扰，进一步提高检出限；高效的氮气分布式吹扫光室配合高品质的光学元件保证了深紫外区特别是P、S、As等元素的测量。

精准的波长定位
智能的自动波长校准算法，无需进行额外的谱峰校正即可进行测量，保证准确测量的同时节约大量的标液和测量时间。

性能优异的探测器
采用大尺寸CID探测器，先进、成熟、稳定；大靶面尺寸，百万级像素；165-900nm范围连续覆盖，一次曝光，全谱显示；非破坏性读取(NDRO) 功能，改善了弱分析线的信噪比，提高了结果的准确性，并且数据采集与分析均优于CCD； 极佳的线性动态范围和与生俱来的抗溢出功能确保任意强弱的谱线可在一次曝光内测量并进行分析，同时为方法选择理想波长提供了灵活性（可选第二、第三或更次灵敏线来排除干扰）。

超快的测试速度
各分析谱线可以在曝光时间内设置任意合适的积分时段来实现测量的优化；可以一次曝光读出所有分析谱线的强度积分值加快分析速度；还可以指定谱线独立读出，读出时间不超过2ms。

强大的软件分析功能
软件操作方便、直观，具有定性、半定量、定量分析功能，具有仪器诊断优化功能，灵活的全谱研究功能，强大的离线再处理功能，具有科学智能的背景校正、去除干扰的算法功能，让测试变得更加专业与准确。

技术参数

射频发生器技术指标
输入电源：交流220V，电流20A
输出功率：700~1600W
调节精度：2W
频率稳定性：＜0.05%
输出功率稳定性：＜0.1%
匹配方式：自动匹配
电磁场泄漏辐射强度：距机箱30cm处电场强度E：＜0.5V/m

四、结论

通过上述系列试验及结果可知,不管是参照欧盟的EN71-3的标准方法还是参照加拿大SOR/2016-195号法规的标准要求，采用天瑞仪器ICP2060T对玩具中有害重金属元素的光谱分析，均可完全满足客户的测试要求，可广泛用于出口玩具的日常检验方面。

厂家介绍

江苏天瑞仪器股份有限公司是专业生产电感耦合等离子体发射光谱仪，气相色谱质谱联用仪,镀层测厚仪="/chanpin/H9B7H2B7U2X5.html">镀层测厚仪，ROHS分析仪，ROHS检测仪，X射线镀层测厚仪，气相色谱仪，ROHS测量仪，液相色谱仪，ROHS2.0分析仪，XRF合金分析仪，X荧光光谱仪，汽油中硅含量检测仪，ROHS检测仪器，手持式合金分析仪等，涉及的仪器设备主要有EDX1800B,Thick800A，Thick8000，ICP2060T,GCMS6800，ICPMS2000等。

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