包装材料中有毒有害元素的分析与检测方法的研究

摘要

大量多种多样的包装材料的使用，是造成环境基体污染的潜在来源。评价包装材料中有害元素含量，直接关系到人的身体健康及国家安定发展，是包装材料卫生安全性的重要反映。欧盟在94/62/EC指令明确规定塑料包装和包装材料中的镉、铬、铅和汞的量不超过100μg/g。欧洲玩具安全EN-71-3标准和美国玩具安全标准ASTM F963-2003规定了可触及玩具材料中铅、汞、砷、镉、铬、硒、锑、钡八大可溶有害元素的限量。
　　 近年来，国内外对包装材料的分析主要集中在二(嗯)英、溶剂残留、有害生物、菌落数及装潢设计等的研究上，对于有害元素，特别是关于同时测定上述8种元素的报道较少。对铅、镉、砷、汞等有毒元素测定的方法主要有极谱法、光度法、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。ICP-MS由其自身具有宽的动态线性范围、低的检出限、高的灵敏度、谱线简单、分析速度快、低检出限、多种元素同时测定、选择性好等优势，是目前公认测定痕量元素与同位素最强有力的分析技术。
　　 研究包装材料中的有害元素是当代包装行业中的一个重要课题，包装材料的质量直接关系到人的健康，因此测定其中的有害元素是必要的。包装材料中有害元素含量低，灵敏度和选择性是测定包装材料中微痕量元素的首要考虑。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)以其独特的优势在包装材料分析应用中开始受到人们的关注，本文建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法对不同种类包装材料中的铅、汞、砷、镉、铬、硒、锑和钡进行了准确测定。全面考察了消解剂种类及其用量、内标元素的选择及方法的干扰等影响其测量的各种因素，确定了最佳的实验测定条件。结果表明，采自不同种类的包装材料八种元素的含量存在差异。本课题对包装材料的质量控制提供了基础。
　　 论文第一章对进出口包装材料中有害元素的来源与危害等安全状况进行了介绍，分析了各国对包装材料中有害重金属元素的限量规定及我国在包装材料中有害元素分析方面的进展。
　　 论文第二章建立了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定纸质、木质包装材料中的铅、汞、砷、镉、铬、硒、锑、钡的分析方法，详细探讨了酸体系、酸用量、微波消解程序及ICP-MS仪器参数等，为纸质、木质类物质的前处理提供了部分参考。铅、汞、砷、镉、铬、硒、锑、钡的方法检出限为0.03～0.21μg/L。
　　 论文第三章讨论了微波消解-电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)法分析检测塑料包装材料中的有害元素。本文研究了聚合物(以聚乙烯、聚氯乙烯为例)的前处理方法。对前处理条件如消解体系、预消解温度与升温程序等进行了优化选择，提供了聚合材料消化的参考依据。方法的检出限低，待测元素的加标回收率在85.6％-104.1％。
　　 论文第四章对金属材料中有害元素进行电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定。详细讨论了酸体系及用量，同时是否需要微波消解等样品前处理条件，消解后样品导入电感耦合等离子体质谱进行测定，并系统地对参数设置及测试稳定性等方面进行优化，并通过内标元素的加入校正金属包装由于成分复杂造成的基体效应和仪器灵敏度漂移。