一、涂料中的重金属元素

涂料中存在较多的重金属元素有铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、锑(Sb)、钡(Ba)、钴(Co)等，其中影响最为广泛的主要为前四种。

铅(Pb)：银灰色金属，质地较软，400~500 ℃蒸发后以气溶胶形式污染环境，慢性铅中毒对人的血液系统、神经系统和消化系统都会造成危害，主要表现为贫血、面色苍白、头痛、失眠、食欲减退等。

镉(Cd)：银白色金属，略带淡兰色光泽，在空气中可氧化生成化镉，使毒性加倍镉会引发肺气肿，使嗅觉减退或丧失，牙釉黄色环，体力减退等。

铬(Cr)：银灰色，坚硬，耐腐蚀，一般有Cr³⁺和Cr⁶⁺两种价态，且Cr⁶⁺具有强氧化性，毒性也最强。由呼吸道吸入可引起鼻炎，咽炎，支气管炎，与皮肤接触会导致接触性皮炎或湿疹，Cr³⁺和Cr⁶⁺又同时有致畸、致癌、致突变的作用。

汞(Hg)：常温下为银白色有金属光泽的液体，常以蒸汽形态污染大气，通过呼吸道进入人体，蓄积在人脑中造成损伤，并侵害人的中枢神经系统，其症状主要是头痛、头晕、手脚麻木、说话不清、动作迟缓等。

 

二、相关标准

GB/T 23991-2009《涂料中可溶性有害元素含量的测定》

GB/T 30647-2014《涂料中有害元素总含量的测定》

GB/T 35602-2017《绿色产品评价 涂料》

GB 30981.1-2025《涂料中有害物质限量 第1部分：建筑涂料》

GB 30981.2-2025《涂料中有害物质限量 第2部分：工业涂料》

GB 18581-2020《木器涂料中有害物质限量》（即将被GB 30981.2-2025替代）

其中，GB 30981.1-2025和GB 30981.2-2025将于明年6月1日实施。

 

三、重金属在涂料中的引入

 

1. 颜填料生产时重金属的引入

颜料分为无机与有机两类，有机颜料多数为偶氮类及酞菁类，其中酞菁类的蓝色颜料与绿色颜料含金属铜，主要包括炭黑、钛白粉、铬黄、锌铬黄、钼红、钼橙等。黑色颜料常使用炭黑或氧化铁；白色颜料多为二氧化钛（含钛与钡金属）或氧化锌；红色颜料使用PbO、PbO₂或Pb₃O₄，其中防锈红丹漆中Pb₃O₄的含量超过95%；黄色颜料以铬酸铅（黄铅）为主，少数使用氧化铁（黄土）；蓝色颜料多为亚铁氰化铁（普鲁士蓝）或铝磺化硅酸钠（含铝金属）；绿色颜料以铬绿（黄铅与普鲁士蓝之混合物）为主，少数使用氧化铬绿（Cr₂O₃及CrO(OH)₂）。由此可知，有色漆料（如红、黄、绿等）中较易含有重金属成分（如铅及铬）。

在制造含金属有机颜料时，金属往往反应收率低，容易过量使用，从而造成重金属的引入。目前市场上生产的含金属有机颜料约30多个品种，涉及金属（Cu、Co等）酞青颜料（如C.I.P.B15、15:1、15:2、15:3、15:4、75、C.I.P.G.7、36等）、金属（Ni等）络合系偶氮颜料（C.I.P.Y.150、C.I.P.G.10等），金属（Co、Ni等）络合系异吲哚啉酮颜料（如C.I.P.Y.177、179，C.I.P.R.257等）、色淀（Ba等）类单偶氮颜料（如C.I.P.R.48:1、49:1、51、53:1、57:2等）等多类有机颜料，涉及的金属（按品种数从多到少排列）依次为Ba、Cu、Ni、Mn、Co、Sr、Pb，所使用的原料分别是氯化钡、氯化亚铜、乙酸铜、硫酸铜、二氯化镍、硫酸锰、二氯化钴、二氯化锶、乙酸铅、硝酸铅等。上述重金属化合物都会对人体健康和生态环境造成很大危害。

某些有机颜料制造时采用重金属或重金属化合物做催化剂，反应后易因处理不净而造成引入。涉及的有机颜料品种约有10个，大多为蒽醌结构的颜料，也有三芳甲烷、咕吨类、吖嗪型结构的颜料，使用的催化剂有铜粉、二价铜盐、二氧化锰、氧化锌等，它们在催化反应后未被完全除去而最终被带入颜料中。

生产设备腐蚀和生产管理不善，也会造成重金属被引入。例如生产设备的金属材料因腐蚀脱落进入物料中；也有因为原料未严格管理而被带入等。

某些含金属有机颜料对人体和环境有害，但未被禁用。例如一些以钡作为金属化的色淀类单偶氮颜料，在制造时所用原料氯化钡不仅对人体和环境有害，而且颜料本身由于在水和有机溶剂中具有一定溶解度，也会危害人体健康和污染环境。欧洲部分国家的法规中规定了限制酸溶解钡的含量。一般不推荐将钡色淀颜料作为着色剂或调色剂用于食品包装材料中。

 

2. 涂料生产时重金属的引入

着色环节：涂料显现的颜色往往是由其无机颜料中添加的金属种类决定的，如白色涂料其颜料的主要成分是二氧化钛，黑色的是氧化亚铁，而铬酸盐和镉盐的加入则使涂料显黄色或棕黄色，其他如金属色的涂料多为金属单质如锌、铝、铜等。

保护环节：如在室内用涂料中加入Hg以防霉，船舶漆中加入Cu₂O以防污，加入Pb₃O₄和SrCrO₄以防锈等。

特殊作用：有时为了达到特殊的涂刷效果如显现珠光、荧光或起到特殊的作用如示温，往往要加入PbCO₃、CdS₂以及Hg、Ni、Co等的有机络合物。

 

四、重金属检测方法

 

1. 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）

ICP-AES在样品元素的定型与定量分析中发挥着重要作用，且在化工、环保等各个行业的应用十分广泛。ICP-AES检测重金属，是基于每种元素独特的发射光谱，该方法在高温下可以让等离子体发射出特征波长的光子，一般情况下温度与发射现象呈正比。在对油漆中的重金属进行检测时，该方法具有较低的检出限，且精准度较高，整个分析过程较快。ICP-AES可以对多种元素进行同时测定，有效节约检测时间，检出限一般为1×10⁻⁸~1×10⁻⁹。这种方法的检出限要高于火焰原子吸收光谱仪，但要低于石墨炉原子吸收光谱仪。在对木质类家具油漆中的铜、铬等含量进行检测时，ICP-AES检测效果良好，能满足实际检测需求。

 

2. 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

ICP-MS是ICP技术与质谱技术结合在一起的分析仪器。ICP-MS在环境、卫生、地质等领域的应用十分广泛。在对重金属含量测定时，当前使用效果较好的是三重四级杆电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS-MS），其痕量检测中精度属于ppt级，在油漆中重金属的设备精度为ppb级。在对溶液中的微量元素进行检测时，ICP-MS能将含量在1×10⁻⁹以下的元素检测出来，痕量分析效果较好，但仪器价格相对较高。对家具油漆涂料进行重金属检测可以使用该方法，但对仪器的损害较大，且要对试样进行稀释。

 

3. 分光光度法

分光光度法的基本原理，是利用了被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度或发光度，该法可对被测物质进行定性与定量分析。微量和痕量组分的测定中，紫外可见光吸收光谱法的效果较好，测定下限为1×10⁻⁶~1×10⁻⁷。采用分光光度法测量涂料重金属具有较高的灵敏度与准确度，且重现性良好。但由于很多金属元素具有接近的性质，且显色剂选择性较差，所以必须对显色条件予以考虑，在实际应用中应用范围或者效果可能受到限制。

 

4. 原子吸收光谱法（AAS）

AAS的基础原理，是对被测元素基态原子的外层电子对共振线的吸收程度进行测量，该法可以对60多种金属元素及一部分非金属元素进行测定，可进一步分为火焰法（FAAS）和石墨炉法（GF-AAS）。相比于火焰法，石墨炉法的灵敏度更高，检出限属于ppb级，为痕量分析数，取样量较少，且操作较为简单。不过石墨炉法的基体会受到较强干扰，不适合多元素分析。在对油漆样品中的镉进行检测时，可以使用带有光学温控系统的石墨炉原子吸收光谱仪，检出限、相对标准偏差、回收率分别为9.6 ng/L、≤2.5%、94.6%~102%。AAS具有较低的检出限，精准度与灵敏度较高，操作简单快捷，而且应用范围十分广泛。

 

5. 原子荧光光谱法（AFS）

进行元素测量时，对待测元素的原子蒸汽在辐射能激发下所产生的荧光强度进行测定，这种方法称之为AFS。AFS具有较高的灵敏度，且基体干扰较少，但缺点是测试范围较窄，且测定过程中会受到散光的影响。测量涂料产品时，可以采用氰化物发生-原子荧光光谱法测定产品中的痕量砷与锑，采用的预还原剂为L-半胱氨酸，对砷的检出限、回收率、相对偏差分别为0.058 μg/L、98.5%~100.3%、0.6%；对锑的检出限、回收率、相对偏差分别为0.075 μg/L、98.5%~100.3%、0.9%。

 

6. X射线荧光光谱法

使用高能量X射线照射样品时，样品中元素内层电子会受到激发而产生次级X射线。不同元素的原子能级结构不同，故会产生特定的次级射线。X射线荧光光谱法可用于分析块状、液体等不同样品，对元素的检测范围较广，为0.00001%~100%，谱仪具有较强的自动化与智能化水平。待测样品的X谱线图可以用X射线荧光光谱法获取。可通过X射线波长判断样品中包含多少种元素，各元素与响应谱线的计数率之间存在一定关系，以铅元素为例，可以将这种关系表示为公式：

ω(Pb) = K·f·X(Pb)

式中：ω(Pb)为试样中铅元素的质量分数，X(Pb)为铅元素的X射线计数率，f为射线频率，K为标定常数。

可以按照同样的方法对其他元素的含量进行分析计算。以X射线光谱图为基础，在数据与函数分析处理下能将待检测物的各元素组分计算出来。

 

来源：涂料工业

关键词： 涂料 重金属元素 检测