基于X荧光光谱仪对大型滑梯类玩具元素的无损检测

摘要：本文就大型滑梯类玩具中有害化学物质中的增塑剂对儿童健康的危害及应用手持式X荧光光谱仪对大型滑梯类玩具元素的无损检测以及玩具增塑剂的检测方法进行论述，最后，提出增塑剂的一些健康替代物，如：柠檬酸酯类增塑剂在大型滑梯类玩具中的替代应用，从而还孩子们一个健康、快乐的玩具世界。

关键词：手持式X荧光光谱仪；大型滑梯玩具；元素检测；无损检测.

引言

玩具在儿童成长中的作用是巨大的，在儿童开发益智和增进教育等方面上的作用是显而易见的，是儿童生活中不可缺少的物品。幼儿在幼儿园中每天接触最多的就是玩具，如幼儿园中的拼装玩具、滑滑梯等都备受幼儿喜爱，已经成为了幼儿日常生活里的一部分。玩具市场的发展和增速带来巨大商业利益诱惑，不法厂商为了自己的利益，使用铅、汞、镉、铬、钡等重金属、增塑剂、多环芳烃等有害化学物质超标的材料进行玩具加工制造，严重威胁着儿童的身体健康。其中重金属及增塑剂的过量吸收都对儿童的生殖系统和内分泌系统所造成的身体危害是巨大的，以下本文就“手持式X荧光光谱仪”检测大型滑梯类玩具元素的无损检测展开具体的论述。

1.儿童滑梯类玩具有害物质的危害

目前国内大多大型滑梯类玩具基本都采用PVC塑料材料制品制成。这些玩具中内含镁、锌、钛、锰、硼、钡、氯、硫等元素，这些化学元素及其化合物或对人体有害，如果超过一定含量时就会对人体造成较为明显的危害。同时，根据已报道的类似玩具的测试一些五颜六色的大型滑梯类玩具应用多种染料进行合成，无论是对皮肤接触还是吸入其挥发性物质，都有可能会对儿童健康造成危害。如果儿童长期在这类滑梯类玩具玩耍，人体很可能就会吸收一定的挥发类有害物质，吸收少量并无大碍，但是过量吸收就会对人体造成伤害。尽管国家质检总局、国家认监委等部门不断加大对塑胶玩具等六大类玩具产品实施CCC强制性产品认证及检测，但对于大型滑梯等类似玩具因还暂无国家标准，所以监管较少，需加紧安全技术指标及检测方法的研究，从而有效保护儿童的健康安全。

另外，根据已知文献报道：塑料制品玩具中含的增塑剂对于儿童成长和发育中的生殖系统和内分泌都会产生影响和危害。通过一项对邻苯二甲酸二乙基已酯（DEHP）的影响研究表明，这些类似于BBP的物品会令性别发生变化，特别是对男性，它阻碍雄性激素释放，令男性特征不明显，生殖器官发育不全。DEHP还可以令人的身体中正常的内分泌发生紊乱，干扰机体的正常生长，因此可以看成内分泌干扰物，它的作用类似于雌性激素。每个年龄段对激素的需求量不一样，因此DEHP对身体的危害程度也不一样，在胎儿发育、婴幼儿时期、青少年时期这些对激素的需求量大的年龄阶段，都是邻苯二酸酯容易侵入身体的时期。

由上述的研究我们可以看出，在塑料制品玩具中可能存在的DEHP对人体的危害是不容忽视的。为减少有害物质的威胁，提议玩具生产厂家应多采用一些无害、环保替代物替代塑料制品玩具中的有害材料，还儿童一个健康的快乐的玩具世界。

2.手持式X荧光光谱仪对滑梯类玩具进行无损检测的可行性

崔强、张文元、苏伯民、范宇权、李燕飞等人（2010）[1]：利用手持式x荧光分析仪在莫高窟洞窟现场对壁画颜料进行了检测。并结合检测结果对比以前的检测数据，有效验证了手持式X荧光分析仪在石窟寺壁画这种不可移动文物的调查中凸显出了极佳的便携性。目前行业内便携式X荧光光谱仪当属布鲁克公司生产的S1TURBOSD手持式X荧光光谱仪，该仪器应用硅漂移检测器（SDD），检测速度快，分辨率高，145eV，计数率：100Keps；该仪器是迄今为止灵敏度和精度最高的仪器，它把应用于大型台式X射线荧光光谱仪的SDD探测器技术同时应用于手持式仪器中，大大提高了手持式X荧光光谱仪的灵敏度和精度。

国外已经开始使用便携式X荧光分析仪对一些不可移动大型文物进行检测。[文中大篇幅的提到便携式分析仪在文物检测中的应用，国外是否有检测机构已开始有对大型玩具或普通玩具的便携式检测仪的对外检测服务？对文物的检测研究和对玩具的检测研究相关性大吗？文中提到的文物检测基本是针对重金属的检测，和主题的增塑剂检测关联性大吗？]而国内在这方面还较少报道。我国学者基于便携式X荧光分析仪的文献报道来看：我国首台文物出土现场保护移动实验室分析设备单元中的便携式X荧光分析仪，在文物出土现场以及对不可移动文物的原位调查中凸显了良好的便携性与无损的优点，并对该单元其他移动式光谱手段有重要的指导作用。为此，基于手持式X荧光分析仪对大型滑梯类玩具进行研究，以便携式X荧光光谱为主要研究方法，结合前期针对壁画颜料层模拟试板及古代调色碗的手持式X荧光光谱仪检测实验数据，进一步探求无损的分析手段在大型滑梯类玩具检测中的应用。通过结合学者对莫高窟壁画颜料元素分析的基础上，也进一步确定了应用手持式X荧光光谱仪对大型滑梯类玩具进行无损检测的有效性和可行性。在大型户外玩具的无损检测中，手持式X荧光光谱仪能够体现极佳的可移动性与分析快速的特点。说明手持式X荧光光谱仪在原位、无损检测条件下可较准确地获取信息。然而，我们也应注意到在对大型滑滑梯类玩具的检测过程中，应注意一些问题：

（1） 手持式X荧光光谱仪激发能量是固定值，所以会击穿检测层把底层材料的材质一并检测出来，需要做好空白样的检测。今后在颜料层厚度与测定结果准确度关系方面需做更深人的研究。

（2） 手持式X荧光光谱仪检测范围限制目前在应用中只做到定性分析，检测一些变色颜料时，建议需要进一步对谱图加以辨识或者参看其他仪器的检测结果来进行判断。

3.手持式X荧光光谱仪在玩具制造中的特殊应用

对于玩具检测，手持式X荧光光谱仪是非常有效果的。手持式X荧光光谱仪横向设计的探头，对于一些玩具中进行测量角焊缝、凹面材料及各种复杂形状的不规则样品检测具有非常便捷的特点，特别是应用大型户外玩具的无损检测而言，其手持式检测的便捷和效率使得对玩具物质检测更加轻松和高效。手持式X荧光光谱仪分析速度快、分析范围广，是质量监控、合金牌号鉴别、材料分类、玩具合格与否判定中必不可少的检测工具。

手持式X荧光光谱仪采用小功率端窗一体化微型光管，功耗小、激发效率高，结合使用探测器，使手持式仪器具有与台式机相近的测试性能[2]。手持式X荧光光谱仪体积小、便携，方便对大型户外玩具检测工作。随时随地，随心所欲的现场分析和原位分析。由于手持进行快速测试，也能使用座立式对样品进行较长时间的精细测试。由于手持式X荧光光谱仪对于矿样类别的检测都能做到高度检测，为此应用与玩具的的快速识别，多元素自动定性定量分析以及多种元素的检测而言轻而易举就能获得较为精准的数据，另外，手持式X荧光光谱仪内置强度校正方法，可有效的校正几何状态不同和结构密度不均匀的大型玩具造成的偏差。

4.基于滑梯类玩具中有害增塑剂的类似替代品

从全球玩具市场来看，PVC玩具中所含的增塑剂是最多达141种[3]。根据已知文献中针对增塑剂进行的调查研究指出：有超过90%的PVC玩具都有增塑剂超标的情况，其中以邻苯二甲酸酯类化合物为主，最严重还有超过玩具总重的40%的情况发生，这是非常危险的。既然增塑剂对人体的危害这么大，但是其对玩具的性能提高也是很有帮助的，因此，必须找到此类物质的健康替代品，试验研究表明[4]植物油基、环己烷二酯系列、聚合物型增塑剂、离子液体、柠檬酸酯系列都是较好的。柠檬酸酯类增塑剂是没有毒性的，其优点非常突出，是玩具有害增塑剂的很好的替代品，也有很好的发展前景，同时也很符合塑料助剂的发展方向。

5.总结

通过采用手持式X荧光光谱仪对增塑剂进行有效检测，将有利于对儿童滑梯类玩具中增塑剂的成分和含量进行检测，同时，为进一步研究玩具中有毒物质成分的转化或含量的减少提供有力帮助。同时。根据已知的报道和研究来看，研究者也应积极寻求新的途径来生产能有效取代有害增塑剂的产品，从而为孩子的健康成长提供一个良好的环境。手持式X荧光光谱仪可保证随时随地、不论是对室外还是室内的玩具都能进行测试。手持式光谱仪在玩具制造等领域有着特殊的应用，是现代高科技产品研制开发和检测中必要的设备仪器，对于提升产品性能质量具有重要意义。

参考文献：

[1]崔强，张文元，苏伯民等.便携式X荧光光谱仪在莫高窟壁画原位无损检测的初步应用[J].敦煌研究，2010，（6）：77-81.DOI：10.3969/j.issn.1000-4106.

[2]中国化工仪器网.玩具行业安全隐患多 X荧光光谱仪助阵玩具检测[J].化学分析计量，2013，（5）：83-83.