纸、纸板和纸浆 砷含量检测

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纸、纸板和纸浆中砷含量检测技术研究与应用

简介

砷是一种广泛存在于自然界中的有毒元素，其化合物可通过工业污染、原料污染或生产加工过程迁移至纸类产品中。纸、纸板和纸浆作为日常生活及工业领域的重要材料，广泛应用于食品包装、印刷、医疗用品等领域。若其中砷含量超标，可能通过接触或迁移对人体健康造成严重危害，例如慢性中毒、癌症风险增加等。因此，建立科学、精准的砷含量检测方法，对保障产品质量和消费者安全具有重要意义。

检测适用范围

砷含量检测主要适用于以下场景：

1. 食品接触类纸制品：如食品包装纸、餐巾纸、纸杯等，需严格控制砷迁移量，避免污染食品。
2. 儿童用纸制品：包括课本、彩印纸、玩具包装等，因儿童对有毒物质更为敏感，需满足更高安全标准。
3. 医疗及卫生用纸：如医用纱布包装纸、卫生纸等，需避免砷通过皮肤接触或伤口进入人体。
4. 工业用纸浆原料：造纸原料（如木浆、废纸浆）可能因环境污染导致砷富集，需从源头控制。 此外，出口贸易中，纸类产品需符合欧盟REACH法规、美国FDA标准等国际要求，砷检测是重要合规内容。

检测项目及简介

砷含量的检测核心在于测定样品中总砷含量及可溶性砷形态分析：

1. 总砷含量检测 通过消解样品后测定砷的总量，反映纸类产品的整体污染水平。
2. 无机砷形态分析 区分三价砷（As³⁺）和五价砷（As⁵⁺），因三价砷毒性更强，需单独评估其风险。
3. 迁移量检测 模拟实际使用条件（如接触水、酸性溶液），测定砷从纸制品中的溶出量，评估实际暴露风险。

检测参考标准

国内外针对纸类产品中砷含量的检测已制定多项标准，主要包括：

1. ISO 10775:2015 《纸、纸板和纸浆－砷含量的测定－原子荧光光谱法》 国际标准化组织（ISO）发布的权威方法，适用于各类纸浆及纸制品。
2. GB/T 2678.2-2021 《纸浆、纸和纸板中砷的测定 第2部分：电感耦合等离子体质谱法》 中国国家标准，采用高灵敏度质谱技术，适用于痕量砷检测。
3. EN 645:2020 《与食品接触的纸和纸板材料－砷、镉、铅、汞的测定》 欧盟标准，规定食品接触类纸制品中砷及其他重金属的限值及检测流程。
4. TAPPI T 266 om-2018 《纸浆和纸中砷含量的测试方法》 美国纸浆与造纸工业技术协会标准，提供传统分光光度法操作指南。

检测方法及仪器

目前主流的检测方法包括原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和分光光度法，具体流程如下：

1. 原子荧光光谱法（AFS）

   • 原理：样品经酸消解后，砷化合物被还原为砷化氢气体，通过原子荧光光谱仪测定荧光强度，定量分析砷含量。
   • 仪器：原子荧光光谱仪、微波消解系统、恒温水浴锅。
   • 特点：灵敏度高（检出限可达0.01 mg/kg）、操作简便，适用于大批量样品筛查。

2. 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

   • 原理：消解后的样品雾化进入等离子体离子源，砷离子经质谱分离后检测其质荷比（m/z=75），实现痕量砷定量。
   • 仪器：ICP-MS仪、超纯水系统、超声波萃取仪。
   • 特点：检出限低（0.001 mg/kg）、可同时检测多种元素，但设备成本较高。

3. 分光光度法

   • 原理：砷与显色剂（如二乙基二硫代氨基甲酸银）反应生成有色络合物，通过分光光度计测定吸光度值。
   • 仪器：紫外-可见分光光度计、马弗炉、离心机。
   • 特点：设备普及、成本低，但灵敏度较低（检出限约0.1 mg/kg），适用于常规检测。

关键步骤说明：

• 样品前处理：需将纸制品剪碎后，采用硝酸-过氧化氢体系微波消解，或通过酸性溶液浸泡提取可溶性砷。
• 质量控制：加入标准物质（如NIST SRM 1575a松针标准品）进行回收率测试，确保检测结果准确性。

结语

随着全球对纸类产品安全性的重视，砷含量检测技术持续向高灵敏度、高效率方向发展。通过结合不同检测方法的优势，并严格遵循国际及国家标准，能够有效控制纸制品中的砷污染风险。未来，快速检测设备（如便携式X射线荧光光谱仪）的研发与应用，将进一步推动检测流程的优化，为行业提供更全面的质量保障。