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盛放酸性饮料的搪瓷餐具渗出重金属初探

2012年第2期
林惠文1,江嵩令21.台州市环境监测中心站,浙江 台州 318000;2.台州市椒江区农业林业局, 浙江 台州 318000
 
【摘 要】 搪瓷碗杯是我们生活中使用较为普遍的盛放工具。本研究对盛放了酸性溶液的搪瓷器皿中铅、镉和砷的溶出量进行检测,对溶液酸性强度、浸泡温度、浸泡时间和搪瓷杯破损面积大小等因素对重金属溶出量的影响进行了详细比较,从而探讨了搪瓷器皿盛放酸性饮料的安全性,并对如何更好更安全地使用搪瓷器皿提出建议。
【关键词】 搪瓷杯;铅;镉;砷;检测  TQ173
 
搪瓷器皿具有方便、简洁、容易清洗的特点,成为人们普遍选择的盛放工具。但是,其表面的瓷是由硅酸钠与金属盐组成的,含有铅、铋、镉和锑等多种金属元素,在使用过程中不可避免的要溶出而进入食物中[1]。国家标准对铅、镉、锑的含量有一定的限量要求[2],国外对搪瓷中部分重金属的逸出量也规定了限值[3]。作为危害健康的重金属,铅被称为“隐形杀手”,铅中毒能引起人体神经功能紊乱,表现为神经衰弱、强迫症等。还会引起小细胞性贫血,并干扰免疫系统功能,严重的可能导致癌症和死亡。研究显示,饮食中的铅等重金属可来自搪瓷器皿,用搪瓷器皿储存或饮用酸性饮料,会增加搪瓷器皿中铅等重金属的溶出[4]
本研究通过对酸性溶液盛放于表面完好和表面有破损的搪瓷杯中,经过一段时间后,检测其含铅、镉和砷含量的变化,以探讨搪瓷器皿盛放酸性饮料的安全性。研究对溶液酸性强度、浸泡温度、浸泡时间和搪瓷杯破损面积大小等因素对重金属溶出量的影响进行了详细比较,对如何更好更安全地使用搪瓷器皿提出建议。
 
1.实验部分
1.1仪器与试剂
Varian 820电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,美国瓦里安公司),PP-50酸度

计(德国赛多利斯公司),HH-4数显恒温水浴锅(江苏金坛晶波实验仪器厂);乙酸,Cd、Pb标准储备溶液(1.0 mg/mL,美国AccuStandard公司,LPCS-01R-1),水为超纯水。食用醋、各种饮料和搪瓷材料均购于超市。
 
1.2 实验方法
实验所用搪瓷盘购于超市,碗底部直径约9.5 cm,碗口直径约15.3 cm,碗高约4.5 cm,可装约400 mL溶液,将同批次购得的搪瓷杯分成3组,内壁完好的5个(A组),内壁底有小破损(1.2 cm×1.0 cm,B组)的5个,内壁底有大破损(2.5 cm×3.5cm,C组)的5个。在试验前用碱性洗涤剂清洗后,自来水冲洗干净,然后用超纯水反复清洗干净,晾干[5]。实验时往搪瓷碗中加入的溶液,距搪瓷碗上边口1.0 cm左右,用保鲜膜盖好,置于恒温环境中浸泡,并隔时取5 mL溶液,使用ICP-MS检测溶液中重金属含量。实验分别考察了不同浸泡时间、不同酸度的浸泡液、浸泡温度以及搪瓷盘受损面积的大小等各因素对搪瓷杯中重金属渗出浓度的影响。
 
2 结果与讨论
2.1 仪器工作参数
按照丰度大,干扰小,灵敏度高的原则选择同位素,Pb、As和Cd的同位素分别为208、75和114。仪器的其他测量参数见表1。
                  表1  ICP-MS 工作参数
RF功率
P/W
辅助气流量
q/(L/min)
载气流量
q/(L/min)
蠕动泵速
v/(r/s)
1400
1.65
16.5
5.0
 
2.2 精密度和检出限
测定11次试剂空白溶液,以3倍标准偏差所对应的质量浓度为检出限,对曲线最低点浓度的样品进行10次重复测试,计算得到方法的相对标准偏差,如表2所示。
                   表2  仪器检出限和方法精密度
重金属
检出限µg/L
精密度
114Cd
0.01
1.8%
208Pb
0.05
1.2%
75As
0.05
2.4%
 
2.3 浸泡时间对重金属溶出量的影响
    实验考察了浸泡时间对搪瓷杯中镉、铅和砷的溶出量,在常温下,以pH值为2.2的乙酸水溶液作为浸泡液,选择A组和B组的搪瓷杯进行试验,分别在浸泡时间为0,1,2,4,8,12,16,20,24小时取样分析,测定金属溶出量如图1所示。结果表明,随着浸泡时间的增加,A组和B组餐具中的铅的溶出量均明显增加,但B组的溶出量均大于A组。而A组中镉的溶出量随着时间增加基本保持不变,B组镉的溶出量随时间增加明显提升,24小时的溶出量是1小时溶出量的5倍多,同样,24小时浸泡后B组中砷的溶出量是A组的近4倍。说明相比完好的搪瓷材料,破损的搪瓷材料对金属溶出量影响更大。
      
             图 1  浸泡时间对搪瓷杯金属溶出量的影响
注:(a)Cd溶出量  (b)Pb 溶出量
条件:pH = 2.2(乙酸水溶液),室温,B组搪瓷杯
 
2.4 浸泡液酸度对金属溶出量的影响
考虑到各种饮料具有不同的酸度,实验讨论了浸泡液酸度对完好的和破损的搪瓷材料的金属溶出量的影响,配置不同系列的pH值的乙酸水溶液,pH值分别为6.8,5.0,4.0,3.0,2.2,结果如图2所示。由图可知,随着pH的降低,即酸度的增大,无论是A组还是B组搪瓷杯,材料中镉、铅和砷的溶出量基本都呈提高趋势,但B组的溶出量明显高于A组溶出量。浸泡24小时后,B组材料中镉的溶出量在pH值为6.8,5.0,4.0,3.0,2.2的浸泡液中分别为0.01,0.01,0.04,0.10,0.77 µg/L,砷的溶出量分别为1.98,2.14,1.19,4.46,14.2 µg/L,铅在pH值为6.8,5.0,4.0的溶液中溶出量不明显,而在pH值为3.0和2.2的浸泡液中溶出量可达0.40和1.30 µg/L。酸度的增大对搪瓷材料中重金属的溶出量有明显促进作用。
图2. 室温下浸泡液酸度对搪瓷杯金属溶出量的影响
注:(a)Cd溶出量 (b) Pb 溶出量 (c) As 溶出量
条件:B组搪瓷杯
2.5 浸泡温度对金属溶出量的影响
实验比较了不同浸泡温度对搪瓷材料的金属溶出量的影响,选择食用醋为浸泡液,考虑到食用醋成分复杂,可能对B组样品产生沉淀,则对金属溶出量测定产生干扰。实验选择A组搪瓷材料为研究对象,置于不同的温度环境中,选择4℃,40℃,60℃,80℃作为环境温度,浸泡1小时,各种金属的溶出量如图3所示。结果显示,在4℃,40℃,60℃,80℃的环境中,Cd的溶出量为0.10,0.26,0.18,0.70 µg/L,Pb的溶出量为1.94,6.89,9.03,7.97 µg/L, As的溶出量为1.35,2.21,3.21,3.56 µg/L。浸泡温度的提高有利用搪瓷材料中金属的渗出。
图3  浸泡温度对搪瓷材料中金属溶出量的影响
注:条件:A组搪瓷杯,浸泡液为食用白醋,浸泡1 h
 
2.6 搪瓷杯受损面积大小对金属溶出量的影响   
    搪瓷杯的受损面积不同可能对金属溶出量的高低也会产生影响,将B组和C组样品进行比较,选用食用醋为浸泡液,不同组别中金属的溶出量可见图4。C组中的金属溶出量明显高于B组,以浸泡2小时为例,C组Pb、Cd和As的浓度分别是B组溶出量的近6倍、2.7倍和1.6倍。结果显示搪瓷材料受损面积越大,金属的溶出量也越大。
图4  搪瓷材料受损面积对金属溶出量的影响
注:条件:B组和C组搪瓷杯,浸泡液为食用白醋,浸泡1 h,2 h,4 h
  
2.7 样品测定
 对实际样品进行测定,选择橙汁、热咖啡为浸泡液,测定橙汁pH值为3.2,咖啡 pH值为5.2,分别进行A组和B组的搪瓷杯金属溶出量测定时实验,对原样,浸泡1 h和24 h后的浸泡液进行含量测定,结果如表3所示。实验结果表明:B组中重金属的溶出量明显高于A组含量,浸泡时间越长,溶出量越大。以铅为例,盛放橙汁的完好杯中,1小时后铅含量上升0.81 μg/L,破损杯中的铅含量上升了50.3 μg/L;24小时后,完好杯中橙汁铅含量上升了41.7 μg/L,破损杯中的铅含量上升了99.1 μg/L。盛放咖啡的完好杯中,1小时后铅含量上升了2.37 μg/L,破损杯中的铅含量上升了27.9 μg/L;24小时后,完好杯中的铅含量上升了11.7 μg/L,破损杯中的铅含量上升了78.7 μg/L。
 
表3  样品中重金属含量的变化

 
饮料
种类
搪瓷杯
浸泡时间 h
Pb
(μg/L)
Cd
(μg/L)
As
(μg/L)
橙汁
A组
1 h
14.3
0.07
8.32
24 h
55.2
0.16
11.8
B组
1 h
63.8
0.21
19.1
24 h
113
1.27
34.3
橙汁原液含量
13.5
<0.01
0.84
咖啡
A组
1 h
15.6
<0.01
1.69
24 h
25.0
0.08
1.92
B组
1 h
41.2
0.05
0.22
24 h
91.9
0.28
0.68
咖啡原液含量
13.3
<0.01
0.98
 
3 结论
    国家权威检测部门判定作为食用器具的搪瓷产品是否合格的方法之一,是在室温环境下将醋酸(弱酸性溶液)盛放于搪瓷容器中24小时,如果每升醋酸中铅含量超过1毫克(1000微克),即判定为不合格。本次研究中,盛放酸性饮料的搪瓷杯渗出的铅含量虽然没有超过国家标准规定的含量,但仍应给予相当的重视。
由实验结果可见,用搪瓷杯盛放酸性饮料将会在短时间内导致饮料中的铅、镉含量升高,虽然升高的幅度有限,但因此类器皿应用量大、应用范围广,其累积的效应不可小视,此事关乎食品安全和百姓民生,应给予足够的重视。鉴于以上实验结果,特从专业角度提出以下建议。建议不要再使用破损的搪瓷杯、碗等器皿,应坚决予以淘汰。完好无损的搪瓷杯一般可以使用,但不要用来盛放酸性饮料和食品,特别是长时间存放,如用搪瓷杯存放散装醋等,更不可加热。搪瓷杯虽小,但涉及面广,同时建议有关部门要切实加强宣传,使之家喻户晓。
 
参考文献
[1]吕水源,杨荣鑫,刘伟. ICP-AES法同时测定搪瓷餐具中铅镉锑镍的溶出量[J].理化检验-化学分册,2006,42(2):122-124.
[2]GB 4804-1984, 搪瓷食具容器卫生标准[S],1984.
[3]DIN 51032-1986, 陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷、搪瓷.与食品接触使用的日用品中铅和镉逸出量的极限值[S].1986.
[4]朱妍妍.孕妇不要用搪瓷杯喝热饮[J].农村百事通,2006,(11):60.
[5]GB/T5009.62-2003, 陶瓷制食具容器卫生标准的分析方[S], 2003.
 
林惠文(1967-),女,浙江省台州市环境监测中心站,研究方向:环境监测。
 
 
 
 
 
 
   
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