塑胶跑道中的三种重金属测定

       塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM 橡胶颗粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料等组成，具有一定的弹性和色彩，以及一定的抗紫外线性能和耐老化性能⋯。但近年来，全国各地中小学及幼儿园爆出的毒跑道事件层出不穷，关于塑胶跑道对人体危害的说法也各有不同。其中，重金属对环境和人体的危害不容小觑。当重金属迁移到水体、土壤和空气中时，往往可以通过空气(呼吸)、食物、水和皮肤接触等进入人体，而重金属元素在人体中积累过多，会减弱人体的免疫功能，引起慢性中毒，甚至会诱发癌症，伤害人的中枢神经 。
       常见的重金属检测方法主要有比色法 、原子吸收光谱法” 以及电感耦合等离子体光谱法。2011年，国家质量监督检验检疫总局颁布实施《合成材料跑道面层》(GB/T14833-2011) 国家标准，从法律上明确塑胶跑道中的有害物质必须符合上述标准的强制性限定要求。其中，重金属Ph、Cd、cr的测定推荐采用GB 9758．1～1988、GB 9758．4—1988以及GB9758．6—1988_1标准中推荐的方法均为原子吸收光谱法以及化学法，其操作繁琐，且对同时测定多种金属元素具有极大的局限性。而电感耦合等离子体发射光谱法(InductivelyCoupled Plasma-Atomic Emissiom Spectrometry，简称ICP—AES)具有检出限低、精密度高、准确性好、分析速度快、线性范围宽等优点，被广泛应用于国内外诸多领域中重金属的测定和分析。因此，文章采用ICP—AES法，用盐酸浸泡并振荡样品，对塑胶跑道中Pb、Cd、Cr3种重金属的溶出量同时进行测定。
1、实验部分
1．1 仪器与试剂
       1．1．1 仪器及设备
       电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP—AES)：Optima8300；纯水/超纯水一体化系统：Milli—QDirect16；台式恒温振荡器：SHZ一28A；酸度计：PHS一3C。
        1．1．2 试剂与材料
        硝酸：(含量：65％~68％ )，分析纯；盐酸：(含量：36％ ～38％ )，优级纯；0.07mol/L盐酸溶液和2mol/L盐酸溶液，均用盐酸(含量：36％ ～38％)配制。铅、镉、铬采用国家标准物质中心生产的标准溶液，Pb、Cd、cr浓度均为1000 Ixg/m1；标准储备液：分别准确量取铅、镉、铬三种标准溶液各10mL至3个100mL的容量瓶中，用0.07mol/L盐酸溶液定容至刻度，分别配制成10.0 mg/L的储备液贮存于4℃的冰箱巾，有效期1个月。
        实验用水为制备的超纯水。
        1．1．3 仪器工作参数
        高频发生器功率1.3kW，等离子气流量120/rain，辅助气流量0.2L/rain，雾化气流量0.55L/rain，泵速1.5mL/min，光源稳定延迟15s，观测距离15.0131113，等离子体轴向观测。
1．2 样品处理
       样品处理参照GB/T14833-2011，在样品的对角处分别取样，剪成约0.5Cnl×0.5elll×0.5cm 的小颗粒，用液氮冷冻粉碎至约为1113fl的小颗粒。称取约0.5g(精确至0.0001g)放置于50mL的具塞锥形瓶中，加入25mL浓度为0.07mol/L的盐酸溶液混合，搅拌1rain，测其酸度，如pH>1.5，逐渐滴加浓度为2mol/L的盐酸溶液并摇匀，使pH在1.0～1.5之间。在室温下以150/min振荡频率振荡1h，然后静置1h，立刻用快速定性滤纸过滤并洗涤，用1％的AgNO溶液检验至无氯离子，然后准确定容，将溶液避光保存，在4h内完成测试。若4h内无法完成测试，则需加入1mol/L的盐酸溶液25mL对样品进行处理，处理方法同上。同时对样品进行空白试验。
2、 结果与讨论
       2．1 、分析线的选择
       在各波长处对待测元素的标准溶液和空白溶液进行扫描，得到扫描的轮廓图，并根据仪器谱线库推荐的谱线，通过对比选择相对峰值和强度较高、干扰少、背景低以及灵敏度强的元素谱线作为待测元素的分析线。各元素的分析线见表1。

       2．2 、塑胶跑道检测标准曲线及检出限
       将标准储备液使用0.07mol/L盐酸溶液稀释成浓度分别为0.01、0.05、0.10、0.50、1.00和2.00mg/L(Pb的浓度分别为0.02、0.10、0.20、1.00、2.00、4.00mg/L)的标准使用液，进行上机分析，外标法定量，以仪器响应值Y对浓度X(mg/L )进行线性回归；同时随样品进行11个试剂平行测定，以3倍标准偏差计算出各待测元素的检出限。线性范围、回归方程、相关系数及检出限见表2。由表2可知，3种元素在0.01～4.00mg／I 浓度范围内，相关系数r均大于0.9991，线性关系良好，且cd和cr具有更低的检出限，灵敏度高，适合塑胶跑道中重金属的检测。

2．3 、塑胶跑道样品精密度及加标回收实验
       在塑胶跑道的样品中分别添加0.10、1.00和2.00mg/L的混合标液，按照样品处理方法进行加标回收实验，分别平行测定6次，加标回收实验结果见表3，结果表明，各元素的回收率在90％～103％之间，相对标准偏差RSD<8.6％，说明该方法回收率高，精密度好，测定结果比较准确。

2．4 、塑胶跑道样品测定
       根据上述所列仪器的条件及方法，对8组塑胶跑道样品中的Pl、cd、cr同时进行测定，测定结果如表4所示。结果表明，8组塑胶跑道样品中，重金属合格率较高，Pb和cr的检出率高，Cd检出率较低。在塑胶跑道生产工程中，生产商为r促进其凝固，会不同程度地加入铅盐稳定剂，因此重金属含量大多表现为Pb>Cr>Cd，而且，生产厂家不同重金属的含量也存在较大差异；其中6样品中PI含量超出国家标准规定(《90mg/kg)，主要是由于在生产过程中添加过量的铅盐稳定剂。

3 、结论
       通过盐酸浸泡振荡提取，建立了电感耦合等离子体发射光谱法同时测定塑胶跑道中Pb、cd、Cr3种重金属的分析方法，该方法操作简便快速，灵敏度高，检出限低，能够满足塑胶跑道重金属日常检测的要求。