原子吸收分光光度法測壁紙中鋇

＊楊惠雯

（江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司 江蘇 210000）

壁紙，是一種常見的室內建筑裝飾裝修材料。由于壁紙圖案豐富精美、價格適宜且易于在破損后更換等特點，壁紙備受國人喜愛，被廣泛應用于民居、酒店、宴會廳、會議室等場所的室內裝修。隨著銷量的增長，國內壁紙企業的數量也迅速增多，市場上的壁紙質量也開始良莠不齊，刺激性氣味大、甲醛釋放量高、重金屬含量超標等質量問題也接踵而來，對環境和人體健康造成了重大威脅。

壁紙在生產過程中需添加多種添加劑，并受其加工工藝的影響，壁紙成品中可能會殘余重金屬，鋇便是其中一種。對人體而言，鋇及可溶性化合物的急性毒性作用主要表現在肌束顫動和驚厥、呼吸肌麻痹和心電圖改變，慢性毒性作用可引起呼吸道和眼結膜刺激、慢性間質性肺炎等。對于環境，易溶于水的鋇化合物與水中存在的硫酸鹽和碳酸鹽發生反應生成難溶的硫酸鋇和碳酸鋇，當難溶的鋇化合物被魚類和其他水生生物吸入體內后，易造成生物富集。

定量分析壁紙中的重金屬含量是人們把控壁紙質量的常見手段之一，目前主要的分析方法為原子吸收分光光度法和ICP感藕等離子體原子發射分光光度法。

在用火焰原子吸收分光光度法測定無紡紙紙基壁紙中鋇含量時，偶然間發現硫脲抗壞血酸會對其測量造成影響，本文為分析其原因，將從樣品材料、其他重金屬干擾、檢測方法等方面進行探討，分析其造成干擾的原因及原子吸收分光光度法測量壁紙中鋇的優劣勢。

1.實驗部分

(1)實驗原理

本文依據國家標準GB 18585-2001《室內裝飾裝修材料壁紙中有害物質限量》進行實驗，測定壁紙中的鋇元素含量。

蒸氣相中的基態原子吸收該元素特征輻射光線而產生的吸收光譜為原子吸收光譜。基態原子只吸收一定的能量，因此只有特定波長的輻射可以被吸收，被選中譜線的輻射強度對應的吸收值與吸收體積中產生的原子數量，即樣品中元素的濃度有關，這便是原子吸收光譜分析的基本原理。

在規定條件下，用試劑將壁紙中的可溶性鋇萃取出來，萃取液進入原子吸收光譜儀后經過處理變成原子蒸氣，特征輻射通過原子蒸氣使原子中的電子吸收能量，由基態躍遷到激發態，原子對光的吸收程度與光程內的基態原子濃度成正比，因此可憑借光線減弱程度定量分析樣品中鋇的含量。

(2)主要試劑及設備

①鹽酸溶液，0.07mol/L；②鹽酸溶液，2mol/L；③恒溫振蕩水浴鍋，（37±2）℃；④ZEEnit700P原子吸收光譜儀。

(3)實驗步驟

將樣品制成6mm×6mm小正方形，稱取1g樣品于具塞三角錐形瓶中，加入50mL 0.07mol/L的鹽酸，搖蕩1min測定pH，若pH＞1.5，滴加2mol/L的鹽酸溶液，直至pH在1.0～1.5之間。

將具塞錐形瓶放入（37±2）℃的恒溫振蕩水浴鍋中，振蕩1h，靜置1h后立即用0.45μm的濾膜過濾，濾液待測。

2.結果分析

(1)火焰原子吸收法測定壁紙中的鋇

經大量試驗結果可得：火焰原子吸收法測定鋇的標準溶液比較穩定，數據重現性好，測量鋇的標準曲線的相關系數R2一般能達到0.999以上。

在按照1.3的步驟處理樣品后，測定無紡紙紙基壁紙樣品中的鋇時，偶然發現硫脲抗壞血酸會對壁紙中的鋇含量檢測造成一定影響，檢測結果如表1。

表1 加入硫脲抗壞血酸前后試驗結果

結果表示，在相同條件下處理樣品，當無紡紙紙基壁紙樣品中加入硫脲抗壞血酸后，再檢測鋇含量時，鋇的質量濃度會明顯下降。為了分析出現這一現象的原因，以下從樣品材料和其他重金屬干擾兩方面進行探討。

表1實驗結果是由無紡紙紙基壁紙為樣品進行實驗所得數據，將樣品更換為布基壁紙樣品3和樣品4，在相同條件下重復上述實驗，得到結果如表2所示。

表2 不同材料壁紙加入硫脲抗壞血酸前后試驗結果

如表2結果所示，硫脲抗壞血酸試劑的加入對布基壁紙測定鋇含量并無顯著影響，硫脲抗壞血酸對壁紙中鋇測量的影響與樣品的材質有關。

用20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L的鋇標準溶液替代壁紙樣品按照1.3的步驟進行四組實驗，方案一：正常進行實驗；方案二：加入硫脲抗壞血酸；方案三：加入其他重金屬的標準混合溶液；方案四：同時加入其他重金屬標準混合溶液和硫脲抗壞血酸。四組方案作為對比，得到的實驗結果如表3。

表3 不同干擾因素下測鋇試驗結果

由表3結果可看出，鉛、鎘、鉻、汞、砷、硒、銻對壁紙中鋇的測量不存在干擾，硫脲抗壞血酸試劑的加入也對鋇本身的測定并沒有影響，不會造成壁紙中的鋇測量結果改變。之所以加入硫脲抗壞血酸后，無紡紙紙基壁紙樣品中鋇的測定結果變低了，是由于硫脲抗壞血酸加深或者屏蔽了壁紙樣品中某一組分對壁紙鋇測量的部分影響，而這一干擾組分不是壁紙中其他待測重金屬，其具體成分還需從壁紙加工工藝入手，分析其中可能殘余物質，進行更多試驗來探索。

為探究無紡紙紙基壁紙中的未知組分對火焰原子分光光度法測壁紙中鋇的干擾是正向干擾還是負向干擾，將無紡紙紙基壁紙樣品1和樣品2經1.3的步驟前處理后，分別通過火焰原子吸收分光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法和ICP感耦等離子體原子發射分光光度法進行測定分析，得到結果如表4所示。

表4 不同試驗方法測鋇結果

由表4結果推斷：火焰原子吸收分光光度法測定所得數據相較于石墨爐原子吸收分光光度法和ICP感耦等離子體原子發射分光光度法測定所得數據高很多，甚至是一個量級的差異。而石墨爐原子吸收分光光度法和ICP感耦等離子體原子發射分光光度法所測得的數據雖數值差異較大，但卻同為一個量級，所以本文認為樣品1和樣品2中的鋇濃度在μg/L級別的結果更為可信。由此可得，無紡紙紙基壁紙中的未知組分會對火焰原子吸收分光光度法測鋇造成顯著的正向干擾，其結果明顯偏高。

(2)石墨爐原子吸收法測定壁紙中的鋇

經多次試驗后發現，石墨爐原子吸收法測定鋇的含量比較困難，對儀器條件要求非常高，本實驗采用ZEEnit700P儀器的推薦方法，后多次根據儀器實際條件調整方法參數，升溫程序見表5。

表5 石墨爐測鋇升溫程序

鋇屬于耐熔元素，需要非常高的原子化溫度，ZEEnit 700P儀器推薦原子化溫度為2500℃，但結合實際情況，需調整原子化溫度參數達到2650℃及以上才能夠較穩定測樣。雖然由表4結果推測高溫能夠有效去除無紡紙紙基壁紙中未知成分的干擾，但高溫也對石墨管的負擔極重，極大的縮短了石墨管的使用壽命，在實驗時發現普通涂層石墨管在測鋇時一般只能使用20～30次，再多就需更換新的石墨管才能繼續實驗。

另外，鋇雖然是石墨爐原子吸收法較為靈敏的測定元素之一，但實際上鋇的原子化率非常低。且由于鋇在高溫下易形成難解離的碳化物，而其吸收線又位于可見光區域，背景值高，易造成檢測靈敏度低及嚴重的記憶效應。因此容易造成測量不穩定、數據重現性差、標曲線性不好等問題，其線性相關系數R2極難達到0.999甚至是0.995以上，且測量結果偏低，測量低濃度鋇時容易得到吸光度為負的結果。如表6所示。

表6 石墨爐測鋇標準曲線

想要以石墨爐原子吸收分光光度法準確測定壁紙中的鋇，可以從石墨管及涂層、基體改進劑、原子化溫度和灰化溫度等方面對儀器條件進行選擇優化。有研究表明，涂鑭石墨管可有效提高石墨爐測鋇的靈敏度，使結果更穩定。

3.結論

經試驗分析得：硫脲抗壞血酸及文中所涉及的其他除材料外的因素對火焰原子吸收法測量鋇元素本身并不存在干擾，測量數據不準確與壁紙材料中的其他復雜成分干擾有關，即與壁紙材料有關。在用原子吸收分光光度法測定壁紙中的鋇含量時，火焰原子吸收法測鋇穩定，數據再現性好，但無紡紙紙基壁紙成分復雜，其本身的未知成分會對火焰原子吸收法測鋇造成正向干擾，使其結果偏高。石墨爐原子吸收法測壁紙中鋇時雖能夠有效去除壁紙中的干擾成分，但測量較為困難，數據重現性差，需要多方面對儀器條件進行優化選擇，提高石墨爐測壁紙中鋇的靈敏度和準確性，否則易造成測定結果偏低。