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怎麼測試鎳含量

生活 更新时间:2025-02-26 23:24:09

怎麼測試鎳含量(為什麼有些鎳檢測方法不靠譜)1

科學界對于重金屬的定義,一般指的是密度大于5的金屬。它們中有些可嚴重危害人體健康,如:鉛、镉、汞、砷、鉻、铊等;有些是人體必須的微量元素,如:鐵、錳、銅、鋅、钴、鎳等。就拿鎳來說,盡管它作為生物的微量營養元素,直到1970年才被确認,但它在微生物、植物,以及人類的生命活動中必不可少。人體對于鎳的日需求量約為0.3 mg,缺鎳有可能引發貧血、肝硬化、糖尿病、尿毒症、腎衰、肝脂質和磷脂質代謝異常等疾病。不過,這些必需的微量金屬元素也不是越多越好,過量反而會危害健康。

鎳在人體的攝入方式主要包括吸入、口服和皮膚接觸三種,經呼吸道吸入沉積在肺部的鎳,大約會有20-35%吸收入血;通過飲水獲得的鎳有27%能吸收,而食物中的鎳,隻有不到1%可為人體所吸收;皮膚接觸的鎳,則極少會被吸收入血。鎳的毒性與其存在形态密切相關,金屬鎳(納米級鎳塵除外)幾乎沒有急性毒性,一般鎳鹽的毒性也較低,高毒性鎳主要為以液體形态存在的易揮發的羰基鎳,屬強緻癌物,但它主要來源于采礦、鎳的冶煉和精煉工業。故而在日常生活中,鎳中毒并不常見,慢性鎳中毒多因飲用水和/或空氣中含鎳量超标所緻。

怎麼測試鎳含量(為什麼有些鎳檢測方法不靠譜)2

不過,雖然通過皮膚直接接觸鎳,極少可能導緻中毒,但鎳是接觸性過敏的一大來源,敏感體質者可能對鎳産生過敏反應,出現瘙癢、丘疹、紅斑等,引發接觸性皮炎。由于這一問題,對于與人體皮膚直接接觸的産品,其最大可含鎳量會有所限制。就當前而言,普遍參照歐盟的管制标準。

日常生活中常用的不鏽鋼制品、陶瓷制品、各種金屬飾物、硬币、電池、手機等,都是身體直接接觸鎳的重要來源。放眼望去,每天用着的物件,不含鎳的似乎不多。那麼,問題來了,這些日常用品中鎳的釋放是否超标,該如何檢測呢?

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鎳的檢測方法:

鎳的檢測,傳統方法主要有丁二酮肟分光光度法、火焰原子吸收法、陽極溶出伏安法、ICP法等。這些方法依賴專業的分析儀器,需要在專門的實驗室完成。由于在分析實驗室執行檢測時,對與檢測相關的要素,如:檢測人員的專業素養、儀器的校準狀态、與檢測相關的法律法規、物料、環境等均有規範的要求,檢測方法也需經過嚴格的方法學考察,所以,檢測結果的公正性、科學性、準确度和可靠性是比較有保障的。

但鎳在生活中的普遍性,帶來了快速篩查的需求。各類快速檢測方法相繼開發,有些已經商品化。目前鎳快速檢測的方法主要有試紙法、試劑盒法、便攜式儀器法等。市場上比較熱門的鎳快速檢測工具包,為基于比色原理而開發的鎳檢測“快餐”,由于簡單便捷價廉,可适用于家庭操作而頗受關注。不過既然是快餐,必然有它固有的局限性,你不能保證它既快捷便利,又高度準确。

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鎳檢測“快餐”的工作原理

基于比色原理的試劑盒法而開發的鎳定性檢測“快餐”,通常是将丁二酮肟氨水溶液作為顯色劑滴在小棉棒上,然後直接用棉棒擦拭樣品表面,觀察顯色結果。

其工作原理是:當有氧化劑和/或酸存在時,金屬鎳會被氧化形成二價鎳離子,而在堿性條件下,二價鎳離子可與二分子丁二酮肟形成大環狀的配位化合物,呈現亮紅色。這個著名的顯色反應,自1905年被發現以來,至今仍廣泛應用于金屬鎳的檢測。

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快速檢測的局限性

& 共存金屬離子的幹擾,是無法忽略的硬傷

但這個經典方法,也有其局限性。因為鎳的常見共存金屬離子,如鐵、钴等,均可與丁二酮肟生成顔色相近的絡合物,幹擾鎳的顯色判定,導緻假陽性結果的錯判;而銅、钯等共存離子則能産生其它顔色的絡合物而掩蓋鎳的顯色反應,造成假陰性的檢測結果,這種情況下,通常需要專業的定量檢測來獲得可靠的結論。

雖然鐵離子的幹擾,常可通過滴加過氧化氫或利用空氣氧化的方法來消除,但钴等共存元素的幹擾,則必須依靠添加掩蔽劑來從源頭上消除。滴加過氧化氫等氧化劑消除鐵離子的幹擾,在實際應用中可操作性不強。比如,手機、首飾或金屬飾品表面,如果為了消除鐵離子的幹擾而滴加過氧化氫,被檢測的物件也可能受損,這個方法基本不可行。

所以,對于共存鐵離子,通常是在共同顯色,也就是幹擾發生後,依靠空氣中的氧氣将顯色的二價鐵慢慢氧化為不顯色的三價鐵,繼而令鐵離子顯色逐漸消除。這個做法最大的問題是采用完全開放式檢測的方法,受外界環境影響大。自然界中鐵離子含量很高,二價鐵離子能否完全被氧化,鐵離子的幹擾色是否完全可褪去,均不受控。這樣的方法,可重複性差,結果的可信度堪憂。

理論上,添加掩蔽劑可以從源頭上消除鐵、钴等共存離子的幹擾,但目前市場上商品化的鎳檢測“快餐”,并沒有充分考慮消除檢測的幹擾因素,硬傷不可忽略。

值得一提的是,一些知名的檢驗試劑盒生産公司,如Abcam多采用便攜式儀器法對鎳進行快速定量檢測,對于共存鐵離子和钴離子的幹擾,采用特定的處理步驟,結果相比前文提及的棉棒式檢測“快餐”,要靠譜得多。

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& 鎳檢測“快餐”并不能測得準确的鎳釋放量

大部分鎳檢測“快餐”僅能對生活用品中鎳的釋放量進行粗略的定性分析,無法定量。化學分析中的定性和定量是兩個完全不同的概念。簡單舉個例子:定性檢測如同在一堆橘子中檢測有沒有混雜橙子;而定量能在一堆橘子中檢測到有多少橙子,旨在得到準确的量的數值。

當定性的檢測方法專屬性強、靈敏度較高時,可能橘子堆裡混一個橙子也能準确檢出;但當檢測方法缺乏足夠的專屬性,幹擾較大時,可能會把這一堆橘子中混的蘋果也當橙子檢出,這樣就會出現假陽性的結果。對鎳定性檢測試劑盒而言,如果方法的專屬性夠強,能很好地排除共存離子的幹擾,不至于把其他水果也當成橙子檢出,那麼特征性紅色的深淺,可以從一定程度上反映出鎳釋放有無和濃度變化,但無法得到準确的鎳釋放數值。

& 快速檢測工具包,還包括以下未盡事宜

不依賴專業的分析檢測實驗室、專業的檢測操作人員及特定的化學分析儀器,任何人都可應用快速檢測試劑盒,在短時間内得到檢測結果,确實極大地縮短了分析檢測的時間和提高了檢測效率。但簡便快速則難以慎密精确,魚和熊掌不可兼得。

比如,市面上銷售的鎳定性檢測工具包,根據說明書,有以下幾個應用要點:

a 取樣檢測前表面須充分清潔或打磨;

b 顯色須保持長時間不褪。鐵離子會産生同樣的顯色幹擾,但該幹擾可與空氣中的氧氣反應而在十幾分鐘内逐漸褪色;

c 小棉棒的取樣測試面積十分有限,須在不同部位取樣,至少5處以上。

怎麼測試鎳含量(為什麼有些鎳檢測方法不靠譜)7

這些應用要點,提示了可能影響檢測結果的幾個關鍵要素:

aa 檢測物表面附着的灰塵、污迹,以及表面保護層都有可能影響測定,缺乏專業的操作,樣品易被污染而掩蓋正确的檢測結果;

bb 鐵離子的幹擾需要長時間才能逐漸褪去,說明試劑盒中沒有合适的掩蔽劑,退去鐵離子幹擾色完全依靠自然氧化,前文已經詳述。

cc 在化學分析領域,想要得到準确可靠的檢測結果,取樣可是個技術活。快速檢測中,以小棉棒取樣測試的方式雖然簡單方便,但取樣面積極小。而且缺乏規範的取樣程序,會導緻樣品檢測結果缺乏代表性。對于沒有分析專業背景的人來說,在不同部位取樣5處,随意性非常大,如同瞎子摸象,摸到哪算哪,取樣很可能無法代表樣本中鎳的真實存在情況,檢測結果必然具有偶然性。

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結語

日常生活用品中重金屬的檢測,已成為當前社會高度關注和重視的熱點問題。不可否認,快速篩查工具包的出現,有時可解燃眉之需,在較嚴重的鎳釋放超标時,可不依賴于等待專業檢測的結果,及時糾正可能的暴露。但正如前文所說,快速檢測也有其不可跨越的局限,不能過分依賴和信任。來自專業實驗室的第三方檢測報告,從檢測方法的規範性和嚴謹性來說,仍然是最值得信賴的。

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