唐炳祥 梁杰

摘 要：在分析化學中，分析方法可分为两大类：化学分析和仪器分析。在今天，工具分析的使用越来越多。文章采用ICP方法对烟花爆竹中烟火药剂的重金属含量进行了检测。结论：该方法准确，可用于烟火物品中重金属的检测。

关键词：烟花爆竹研究;烟火药剂重金属检测;方法

烟花爆竹有着悠久的历史传承，历史赋予了烟花爆竹厚重的文化元素，近年来，多地因环境保护的原因，对烟花爆竹出台了“一刀切”的禁放政策。烟花爆竹的燃放确实会带来环境污染，尤其是燃放残余物中的金属颗粒，更容易导致对大气的污染和对人体的伤害，这是烟花爆竹产业必须正视的一个问题，本文提出对烟花爆竹用烟火药剂的重金属的检测方法研究，旨在为产业薄弱的技术基础提供一些参考，也为地方政府科学制定烟花爆竹的管理政策提供一些技术的支撑，让产业对重金属的使用及其检测都能有据可依，从而促进烟花爆竹向环保的方向转型升级，继而延续烟花爆竹的历史传承。

1 烟火药剂中重金属的危害

1.1 对空气的影响

以天津市为例，2016年至2017年期间，环境保护部门的烟花爆竹监测点记录显示可吸入颗粒物浓度显著升高，主要检测了PM2.5、PM10的颗粒物中含有重金属。烟花燃放对PM的影响很大。在公历2016年2月7-22日以及2017年1月27日-2月11日期间，监测点样品的金属和非金属浓度达到了最高水平。增加最多的是重金属钒、铬、镍、锶、钛浓度，比正常值高出400～500倍，锰、钼的浓度高出200～300倍，铅、铜和钴高出约80～90倍，镉和砷高出20倍左右。汞、钙、硒、溴、硅、磷的浓度没有升高。同时，烟花爆竹燃放对二氧化碳的影响最大;2016年和2017年二氧化碳的峰值分别为412和103ug/m3，

变化趋势与PM的变化趋势基本一致。

人体吸入这些金属，就会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。因烟花燃放在大气中广泛分布的重金属，一旦被人体吸入，不能被降解，通过不断在体内的累积，直接威胁人体健康，如日本发生的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉离子污染）等公害病，都是由重金属离子污染引起的。

1.2 颗粒物对人体健康的影响

“荷兰应用科学组织TNO曾专门做过一个烟花燃放粉尘检测实验。数据表明，烟花爆竹燃放所产生的粉尘60%超过10um;25%在10um～5um之间，是人体可以吸人的;对人体危害最大的5um以下的即PM2.5占5%。”目前城市人群所暴露的颗粒物浓度水平对健康会产生有害效应。这些发现表明健康风险与PM10的短期暴露有关，并且这种相关性在发达国家和发展中国家是相似的。

2 研究烟花爆竹用烟火药剂重金属检测方法的目的

烟花爆竹能够呈现出五彩缤纷的姿态，系因使用了多种金属元素，因为采用了焰色反应的化学原理，燃放后也势必产生金属的颗粒残余物，某些颗粒物甚至会对人体可能造成危害。目前烟花爆竹产业对金属的使用尤其是重金属的使用缺少一些技术指导，尤其对重金属的检测方法缺少研究。因此我们只有了解烟火药剂中重金属的含量和种类，才能有效地预防重金属可能带来的伤害，也才能让烟花爆竹产业真正向环保型转型。在燃放烟花爆竹的过程中会产生各种微小的颗粒，而这些微小的颗粒是在烟花爆竹的生产过程中，为了产生更好的燃烧效果，在烟火药剂中加入的金属粉末。这些金属粉末中经常会含有铅铬等化合物，这些化合物如果严重超标就会在燃放时就会对人体造成较大的伤害，所以人们通过对烟花爆竹中用烟火药剂重金属的含量进行检测，使烟花爆竹在燃放的过程中减少重金属对人体的伤害，使烟花爆竹真正的达到绿色的环保，人们在欣赏烟花燃放时的美景时也不会对人体造成太大的影响。

3 烟花爆竹用烟火药剂重金属检测方法与试验

3.1 检测方法

为了对烟花药剂的重金属含量的检测方法进行详细的检查，有必要先做实验的准备。在准备实验仪器和试剂的同时，从相应的烟花公司购进样品，进行了烟花样品的前期处理，取一部分烟花样品放在高型烧杯中，并且用适量的水润湿，沿着杯壁缓慢的加入水，等待反应停止后，再进行提取样品。样品预处理完毕后还要进行溶液的配制工作，并且利用仪器选取最佳的工作参数。

3.1.1 湿式消解法

烟花爆竹燃放后产生多种鲜艳效果的成分是多种无机元素燃烧后的烟火效果，烟火剂的无机元素也不容易准确分析，在样品处理中，烟火剂通常是浓缩的无机酸和强氧化剂来溶解短的无机元素。其缺点是酸含量高且呈白色。该方法操作简单，使用方便，准确度高，工作周期短，可处理大量样品，但容易染色，准确度低，试剂较多。有时特别是复杂的样品很容易消化不完全。

3.1.2 干灰化法

该方法包括在合适的温度下，在石英坩埚的马弗炉中燃烧助燃剂，燃烧去除有机成分，然后用酸溶解，将微量元素转化为可测量元素。该方法具有设备简单、溶剂含量低、操作量大等优点。缺点：加热时间长，耗电量大。对于汞、砷、硒等挥发性元素的测定，高温灰化法容易造成元素损失，影响结果的准确性。因此，这个方法是不可取的。

3.1.3 溶剂提取法

在烟花爆竹中加入六氯苯、六氯乙烷、没食子酸、糊精、聚氯乙烯、氯化石蜡、树脂等有机化学品，可提高爆燃效果和燃烧速度。为了准确分析烟火成分的有机成分，样品通常采用溶剂萃取法进行处理。不同的物质在同一溶剂中有不同的溶解度。根据组分在溶剂中的溶解度，将其全部或部分分离称为溶剂萃取。

3.2 检测注意事项

金属样品的预处理方法主要有干石灰法、微波消解法等，但干石灰法耗时太长，所需温度过高，无法对无机样品进行相应的分解。这样，可以使用其他方法来测试消防火灾和重金属的实验过程中，所选样本通常具有较高的氧化能力来消化御水、电加热土壤和微波消解，分别用劳动，最后确定，并将测定结果几乎相同。在实验过程中，应考虑方法的精度和相对偏差。每个样品应同时进行两次或两次以上的试验，试验应采用相同的预处理方法同时进行。通过相应的试验，可以确定最可靠的试验方法。在试验中试验时间较短的可用于测定燃烧介质中铅、铬等元素的含量。

3.3 试验与结果

3.3.1 实验准备

①测试设备与试剂之间的感应耦合。等离子体发射光谱仪（SeymourICPI6300）、无水乙醇（分析纯）、丙酮（分析纯度）、硝酸（分析纯）、盐酸（分析纯）、乙二胺四乙酸二钠（分析纯）、烟花样品;②样品预处理。分离和粉碎是在GB/t15813-1995烟花药物样品的实验基础上进行的。每个样品应生产一个标准库存样品和两个平行的非标准样品，以确定回收率。首先称量1g样品，放入4号干砂漏斗中，加入20mL无水乙醇，每次浸泡过滤几次。将过滤后的渣浸在热砂漏斗中，静置5min后取出。将滤液加入超过500mL的烧杯中，放入引擎盖中。加入4mL盐酸，在剧烈反应过程中冷却样品。一个500mL的烧杯在电炉上蒸发到50mL。冷却后，用注射器和过滤膜将浓缩物放入100mL容量瓶中;③标准液体的制备。用HNO3溶液（1+20）在1.0、2.0、5.0和10.0ug/mL的混合标准溶液中逐步稀释1000ug/mL Pb、Cu、Ti和Ba的标准溶液。

3.3.2 结果与讨论

样品预处理。重金属样品的预处理方法有焚烧、熔融、湿法消化和微波消化。烟火是易燃易爆的，必须小心使用。首先检查烟火剂的数量，将反应质量降低到1g，样品在尽可能温和的条件下处理。不使用微波融合和消化。

4 结束语

由于人们的审美和生活水平不断提高，使用的烟花变得更大，国家有关部门和烟花制造企业也需要进行相应的重金属检测;人们在燃放、观赏烟花爆竹的过程中，也可以采取自己的防护方法防止一些烟火爆竹可能带来的伤害，也防止烟火爆竹威胁人的生活环境;环保型的烟花爆竹使人们的生活更加丰富多采。

参考文献：

[1]兰雪松.关于烟花爆竹用烟火药剂重金属检测方法的研究[J].八一农垦大学校报，2014（7）：31-32.