GB Cr 6+《玩具六价铬的制定》编制说明

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《玩具中可迁移六价铬的测定 高效液相色谱-电感耦合等
离子体质谱法》编制说明
1 任务来源和起草单位 本标准为全国玩具标准化技术委员会提出的《玩具中六价铬的测定 高效液
相色谱-电感耦合等离子体质谱法》国家标准制定计划(计划编号 20111226-Q-607)。本标准由全国玩具标准化技术委员会归口,由深圳市计量质 量检测研究院、广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心玩具实验室、威凯检测 技术有限公司、国家日用小商品质量监督检验中心、广东乐美达集团有限公司、 浙江省质量检测科学研究院、必维申美商品检测(上海)有限公司、香港乐高有 限公司、江苏亿科检测技术服务有限公司、福建省产品质量检验研究院、深圳出 入境检验检疫局玩具检测技术中心、江苏出入境检验检疫局轻工产品与儿童用品 检测中心、深圳市华测检测技术股份有限公司、中国上海进出口玩具检测中心等 单位负责起草。
方法
分光光度法 分光光度法 分光光度法 分光光度法
分光光度法 分光光度法
金属镀层:斑点法 和沸水提取法 其它材料:分光光 度法
方法特点
需衍生显色,检出限 较高 需衍生显色,检出限 较高 需衍生显色,检出限 较高 需衍生显色,检出限 较高
需衍生显色,检出限 较高 需衍生显色,检出限 较高
斑点法和沸水法只能 定性,仅适用于金属 镀层。分光光度法需 衍生显色,检出限较 高
6.2 标准系列的配制 取 Cr(Ⅵ) 标准储备溶液用流动相配制标准系列,浓度分别为 0、0.1、0.5、
1.0、5.0、10.0 μg/L,须现配现用。
6.3 仪器条件的选择 仪器主要工作条件参见表 2 和表 3,ICP-MS 采用 He 碰撞池模式,调节碰撞
气 He 的流量,以消除质谱检测时 40Ar12C+与 35Cl16O1H+ 对 52Cr+ 的谱学干扰。
2 项目概况 2.1 背景及意义
自然界中的铬主要以三价铬[Cr(Ⅲ)]和六价铬[Cr(Ⅵ)]的形式存在。研究表 明,Cr(Ⅲ)是人体必需的微量元素,可作为葡萄糖耐受因子 GTF(glucose tolerance factor)的成分协同和增强胰岛素的作用,参与糖类、蛋白质、脂肪及核酸的代谢 [1];而 Cr(Ⅵ)则具有很大毒性,它在生物体系内具有很强的流动性,可以以 CrO42-、 HCrO4-的形式通过细胞膜。Cr(Ⅵ)化合物具有免疫毒性、神经毒性、生殖毒性、 肾脏毒性及致癌性等,其致癌性目前已被国际癌症研究机构(IARC)及美国政府工 业卫生学家协会(ACGIH)确认。O'Brien 课题组[2]研究了其致病机理:Cr(Ⅵ)容易 进入细胞,在细胞内谷胱甘肽作用下还原为 Cr(Ⅲ),在该还原过程中会产生五价 铬中间体及活性氧自由基(或羟基自由基),造成对 DNA 的氧化性损害,从而 导致病变。
4
每次实验前仔细调节质谱仪的一系列参数以获得最优信噪比,并保证基线的稳定 性。HPLC 与 ICP-MS 之间由 PEEK 管连接, 以色谱进样阀为质谱工作的触发信 号,ICP-MS 在线测量 52Cr+、53Cr+。
表 2 高效液相色谱主要工作参数
色谱柱
流动相
流速/mL/min 进样体积/μL
Dionex AS19 分析柱或相当者 0.15 mol/L NH4NO3(pH=7.4)a
Cr(Ⅵ)有 CrO42-、HCrO4-、H2CrO4、Cr2O72-等多种形态 [9],在酸性条件下主 要以 HCrO4-、H2CrO4、Cr2O72-的形式存在,具有强氧化性,极易被还原,因此 不宜采用酸性流动相;在碱性条件下主要以 CrO42-的形式存在,比较稳定,但由 于 ICP-MS 的雾化器、雾化室等部件均为石英材质,碱性条件下易被腐蚀,因此 流动相碱性也不宜过强。本标准推荐采用 pH=7.4 的 NH4NO3 溶液作为流动相。
我国是世界上最大的玩具出口国。近年来,限制玩具中有害物质含量,一直 是全球关注的一个焦点话题。欧盟于 2009 年 6 月 18 日通过的欧盟玩具安全新指 令(2009/48/EC[3]),将玩具中可迁移重金属元素由原来的 8 种增加到了 17 种, 还提出了元素价态分析的要求,如 Cr(Ⅵ)。新指令对第一类干燥、易碎、粉状或 易弯曲的玩具材料、第二类液体或粘稠的玩具材料及第三类可刮取材料中 Cr(Ⅵ) 的限值分别为 0.02、0.005、0.2mg/kg,除以稀释倍数后的上机浓度仅为 0.4、0.1、
6.5 定性与定量方法分析 本标准方法以 pH=7.4 的 NH4NO3 溶液为流动相,由于 H2CrO4 的二级解离常
同 GB/T 26125-2011
需衍生显色,检出限 较高 不需衍生显色,检出 限较低,0.01mg/kg
(2)国外研究情况 电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)是上世纪 90 年代以来发展最快的痕量
元素分析技术之一,将其与高效液相色谱(HPLC)联用,将 Cr(Ⅵ)与 Cr(Ⅲ)先分离 后检出,是目前分析痕量 Cr(Ⅵ)最有效的方法之一。近年来,很多课题组都致力 于将联用技术应用于铬形态分析,目前报道最多的方法是反相液相色谱-电感耦 合等离子体质谱联用法[4~8]。如 Wolf 等[4]用 EDTA 络合 Cr3+形成阴离子,再用离 子对试剂四丁基氢氧化铵(TBAOH)分别与负电性的 Cr(Ⅲ)- EDTA 及 Cr(Ⅵ)络合, 从而在反相色谱柱(C8 柱)上实现分离。目前欧盟 EN 71-3: 2013 标准中 Cr(Ⅵ)的 分析方法亦是参照上述文献采用反相色谱法,虽能分析测定 Cr(Ⅵ),但前处理较 复杂,需要精确控制条件将 Cr(Ⅲ)螯合;且需要用到四丁基氢氧化铵(TBAOH) 之类的离子对试剂,引入大量有机物,形成 40Ar12C+干扰 52Cr+的测定,造成检出 限较高,目前只适用于测定第三类玩具材料,无法满足第一类和第二类玩具材料 中 Cr(Ⅵ)的限量要求。
8.0
4.5
Cr 积分时间 /s 0.3
6.4 流动相的选择 目前欧盟 EN 71-3: 2013 标准中使用的流动相条件为 1 mM 四丁基氢氧化铵
(TBAOH),0.6 mM EDTA 二钾盐,2%甲醇。金属盐在高温下易形成氧化物,残 留在质谱内部,而 TBAOH、甲醇则会引入大量有机物,形成 40Ar12C+干扰 52Cr+ 的测定,造成检出限较高。本标准使用 NH4NO3 为流动相,进入 ICP-MS 后形成 氮氧化合物(NxOy)和水蒸气被抽风系统带走,不会在质谱内部残留,有利于仪 器的维护。为了避免 NH4NO3 试剂中杂质的干扰,流动相 NH4NO3 由硝酸和氨水 配制而成。
2
GB/Z 21275-2007 GB/T 28019-2011 SN/T 2210-2008
电子电气产品中限用物质 六价铬检测方法 饰品六价铬的测定二苯碳 酰二肼分光光度法 保健食品中六价铬的测定 离子色谱 - 电子耦合等离wk.baidu.com子体 - 质谱法
同 GB/T 26125-2011 分光光度法
IC-ICP-MS
1
4 μg/L,可以说已经到了痕量级。 新指令协调标准 EN 71-3: 2013 虽然给出了 Cr(Ⅵ)的测试方法,但其检出限
较高,目前只适用于测定第三类玩具材料,无法满足第一类和第二类玩具材料中 Cr(Ⅵ)的限量要求。因此,为了提高我国玩具行业的总体技术水平,积极应对国 外技术性贸易壁垒,迫切需要制定《玩具中六价铬的测定》国家标准。
标准号
GB/T 7467-1987 GB/T 17593.3-2006 GB/T15555.4-1995 QB 2930.2-2008
GB/T 22807-2008 GB/T 23943-2009
GB/T 26125-2011
表 1 有关 Cr(Ⅵ)测试的国内标准情况
标准名称
水质 六价铬的测定 二苯 碳酰二肼分光光度法 纺织品 重金属的测定 第 3 部分:六价铬 分光光度法 固体废物 六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法 油墨中某些有害元素的限 量及其测定方法 第 2 部 分:铅,汞,镉,六价铬 皮革和毛皮 化学试验 六 价铬含量的测定 无机化工产品中六价铬含 量测定的通用方法 二苯碳 酰二肼分光光度法 电子电气产品六种限用物 质(铅、汞、镉、六价铬、 多溴联苯和多溴二苯醚)的 测定
3
月 1 日进行了第一次实验室间验证实验。共 15 家实验室参与本次实验室间验证 试验,其中 10 家实验室在有效时间内反馈了结果。对数据进行收集和汇总。
(5)制备三类阳性样品,进一步验证试验(2013 年 9 月-10 月) 制备了色粉、泡泡水、塑料、涂层四种含六价铬阳性样品,进一步做验证试 验。 (6) 形成国家标准征求意见稿(2013 年 11 月) 完成征求意见稿的编制,于 2013 年 11 月开始对标准进行征求意见。
4 标准制定的依据 本标准方法是根据 GB/T 1.1—2009《标准化工作导则 第 1 部分:标准的结
构和编写规则》的要求进行编写。
5 方法概述 由于在不同 pH 条件下,Cr(Ⅲ)可以以 Cr3+、Cr(OH)2+、Cr(OH)2+、Cr(OH)3、
Cr(OH)4-等形态存在,Cr(Ⅵ)可以以 CrO42-、HCrO4-、H2CrO4、Cr2O72-等形态存 在[9],本标准方法拟不预先络合 Cr(Ⅲ),通过控制流动相 pH 值,直接采用阴离 子分析柱,将 Cr(Ⅵ)与 Cr(Ⅲ)分离后加以测定。
本标准方法考察了色谱分离条件、各类玩具样品的加标回收率及精密度,结 果表明,本标准方法科学合理、技术先进,便于国际间的检测结果互认,又完全 满足国内外用户对检测限量的需要,适用于玩具新指令中三类玩具材料中 Cr(Ⅵ) 的准确测定。
6 实验技术论证
6.1 试样的制备和提取 试样的制备和提取采用 EN 71-3:2013、GB 6675.4 的方法进行。
(2)召开标准起草组讨论会(2013 年 7 月) 编制起草组于 2013 年 7 月 16 日在深圳市计量质量检测研究院召开标准起草 组讨论会,对标准工作组讨论稿(初稿)进行讨论与完善,确定了标准适用范围、 标准方法、标准框架及实验验证方法。 (3)形成标准工作组讨论稿(2013 年 7 月) 根据起草组讨论会上各起草组成员提出的修改意见,对标准工作组讨论稿 (初稿)进行修改于完善,形成标准工作组讨论稿。 (4)实验室间验证实验(2013 年 7 月-8 月) 本标准牵头单位准备了三个浓度水平的 Cr(Ⅵ)样品,于 2013 年 7 月 23 日~8
1.0
100
a.在实际样品测试中,常常遇到 Cr(Ⅲ)大大过量于 Cr(Ⅵ)的情况,为使 Cr(Ⅵ)色谱峰不受干扰,可适当降低
流动相浓度,提高两者的分离度(见 6.6)。
射频功率 /W 1550
表 3 电感耦合等离子体质谱主要工作参数
载气流速
采用深度
He 碰撞气流速
/L/min
/mm
/mL/min
1.08
目前消费品中 Cr(Ⅵ)的检测主要采用分光光度法(参照 GB/T 26125-2011), 在酸性条件下用二苯碳酰二肼将 Cr(Ⅵ)还原衍生后显色,以 540 nm 波长处的吸 光度值定量。分光光度法主要存在以下问题:①样品前处理相当复杂,需要控制 衍生化条件,容易导致回收率不稳定;②检测低限为 0.10 mg/kg,达不到欧盟玩 具安全新指令 (2009/48/EC)对痕量可迁移 Cr(Ⅵ)的分析要求。有关 Cr(Ⅵ)测试的 国内标准情况如表 1 所示。
3 标准编制过程 (1)方法研究阶段(2013 年 6 月前) 标准任务下达后,标准起草组在充分收集、认真研究国内外相关标准及资料
的基础上,结合现有实验室的条件和本方法的技术特点,通过优化各项实验条件、 加标回收、精密度测定、样品测试测试等一系列实验的研究,建立了玩具中可迁 移六价铬的测定方法,并形成标准工作组讨论稿(初稿)。
本标准拟采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术 (HPLC-ICP-MS),建立一种 Cr(Ⅵ)的高效分离测定方法,满足新指令 2009/48/EC 对三类玩具材料中 Cr(Ⅵ)的限量要求,为玩具行业提高产品质量、积极应对贸易 性技术壁垒提供技术支撑。
2.2 国内外标准研究概况 (1)国内研究情况
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