本文建立了準確、快速測定鞋類材料中多種重金屬元素的微波消解-ICP-OES法。應用高通量微波化學工作站，使樣品充分消解；用ICP-OES測定Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、Sb、Co、As和Hg元素含量。結果表明：優化消解和ICP-OES分析條件后，方法檢出限為0.05~0.83mg/kg，3種濃度水平的加標回收率在92.7%~101.4%之間，相對標準偏差小于5.8%。方法操作簡便，可同時測定多種元素，且檢出限低、線性范圍寬、干擾小，具有良好的準確度和精密度，適用于鞋類材料中重金屬元素的檢測。
鞋類產品材料生產過程中使用的鞣劑、改性劑、涂飾劑等化學原料可能含有重金屬元素，與人體直接接觸時，材料中的重金屬元素可通過汗液的浸漬經皮膚侵入人體，與體內有機成分結合生成金屬絡合物或金屬螯合物，從而對人體健康產生危害。
本文應用微波消解-ICP-OES法測定鞋類材料中的重金屬含量，ICP-OES可同時進行多元素的快速分析，靈敏度高，基體效應較低，易建立檢測方法，標準曲線檢測動態范圍較寬，精密度和重復性好。
實驗部分
原料和儀器
硝酸，過氧化氫（優級純）；Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、Sb、Co、As、Hg標準溶液，濃度1000mg/L；實驗室用水符合GB/T6682-2008標準一級水要求。高通量微波化學工作站MASTER，上海新儀微波化學公司；電感耦合等離子體發射光譜儀ICP-700ES，安捷倫公司；超純水機UPHW，成都超純科技有限公司。
微波消解時間—溫度壓力曲線。
實驗方法
將鞋材樣品剪成5mm×5mm小片，稱取0.2g置于聚四氟乙烯消化內罐中，加入硝酸6ml和過氧化氫1.5ml，密閉罐蓋，在微波工作站中消解：100℃消解10min，180℃消解10min，220℃消解20min。消解完成后罐內溫度冷卻至室溫，壓力降至0.1Mpa以下，將消解液移到25ml容量瓶，用超純水少量多次清洗內罐，清洗液合并至容量瓶中，定容至刻度，用于ICP-OES分析。
儀器分析條件
ICP-OES分析參數：RF射頻發生器發射功率1.2kW，等離子氣流量15.0L/min，輔助氣流量1.50L/min，霧化器壓力240kPa，清洗時間20s，一次讀數時間10s，讀數3次，背景矯正模式Fitted，蠕動泵轉速15r/min。分析譜線為：Cu 327.395nm；Co238.892nm；Ni231.604nm；Pb 220.353nm；Cd 228.802nm；Cr205.560nm；Sb206.834nm；As 193.696nm；Hg 194.164nm。
結果與討論
消解樣品
與傳統干法、濕法消解相比，微波消解法具有效率高，試劑用量少，空白值低，無揮發性元素損失，結果重現性好，準確度高等優點。消解試劑種類、用量的選擇，消解時間、溫度的設定直接影響樣品預處理效果和ICP-OES分析結果。
消解體系的選擇
選擇消解體系時主要研究成份較復雜的皮革和合成革人造革樣品。皮革中含有大量有機物，在生產過程中添加鞣劑、助劑、染料等化工原料，消解過程中易產生大量氣體；在對合成革進行微波消解時，除了考慮聚氯乙烯和聚氨酯的消解條件，還應確保布基能消解完全。
本研究選擇硝酸和過氧化氫對樣品進行消解。硝酸的用量十分關鍵：用量過少，粒徑大的樣品不能在短時間內被消化；用量過多，會導致消解罐內壓力過高，卸壓時易造成樣品損失，同時增加制備空白值，影響微量元素的測定。過氧化氫的氧化能力隨介質酸度的增加而增加，分解產生的高能態活性氧有利于有機物的消解。實驗選擇硝酸6ml和過氧化氫1.5ml作為消解體系。
消解程序的設定
高通量微波化學工作站可根據設定的時間程序和主控罐測到的溫度或壓力信號自動調節功率以控制消解過程。有機物消解時會產生大量氣體，若一次處理樣品量過大或升溫過快，會使消解罐內壓力驟增，易導致防爆膜破裂、泄壓，造成待測元素損失。實驗以消解溫度和時間作為主要參數，考察溫度和時間對消解效果的影響。結果表明，100℃消解10min，180℃消解10min，220℃消解20min可將樣品完全消解，得到澄清消解溶液，罐內壓力隨溫度升高而增加（見圖1），最高壓力達到2.0MPa，符合安全工作壓力。
ICP-OES分析條件
為提高檢測的準確性和靈敏度，本實驗主要對ICP-OES的分析譜線、RF功率、霧化器壓力等參數進行設置和優化。
選擇分析譜線時首先從儀器推薦的主發射譜線中選擇幾條強度較高的譜線，并導入單一元素標準溶液和混合元素標準溶液。通過比較其發射強度、信背比、峰形及干擾情況，選擇受共存元素干擾較小、信背比較高、基線平直的譜線作為分析譜線。
以0.05kW增量在0.9~1.5kW范圍內調整，比較RF功率對譜線強度的影響。大多數元素隨功率的增加譜線強度、背景增加，當功率增至1.2kW時信背比開始下降。霧化器壓力增加，霧化率提高，進入等離子炬的試樣粒子數增大，譜線強度增加。但霧化器壓力過大，帶有樣品的載氣離開注射管的速度加快，在等離子體中停留的時間減少，激發效率下降，會導致譜線的強度降低，因此設定霧化器壓力為240kPa。
校準和檢出限
采用多點線性校正，取重金屬標準溶液用5%硝酸逐級稀釋成0.02、0.10、1.0、5.0、10μg/ml系列標準溶液，按儀器分析條件測定，以光譜強度為縱坐標，重金屬濃度為橫坐標，制作標準工作曲線。連續測定空白溶液11次，其結果的3倍標準偏差對應的濃度值為檢出限，元素的標準曲線和檢出限見表1。
回收率和精密度試驗
分別添加0.1μg/ml、1.0μg/ml、10μg/ml 3種標準溶液，進行加標回收試驗，每個濃度平行6份，計算相對標準偏差。平均回收率在92.7%~101.4%之間，相對標準偏差小于5.8%。
樣品分析
選擇市售的鞋類產品，按照實驗方法和儀器分析條件測定皮革、紡織品、合成革人造革材料中的Pb、Cd、Cr、Cu、Sb、Co、Ni、As、Hg等重金屬元素，實驗結果如表2所示。
小結
本研究采用微波消解技術，所需樣品量少，溶樣速度快，避免待測元素的損失和污染；ICP-OES法同時測定鞋類產品中的Pb、Cd等9種重金屬元素，驗證實驗和實際樣品測定結果表明，方法的線性范圍、靈敏度、回收率及精密度滿足檢測分析要求。