科学界对于重金属的定义,一般指的是密度大于5的金属。它们中有些可严重危害人体健康,如:铅、镉、汞、砷、铬、铊等;有些是人体必须的微量元素,如:铁、锰、铜、锌、钴、镍等。就拿镍来说,尽管它作为生物的微量营养元素,直到1970年才被确认,但它在微生物、植物,以及人类的生命活动中必不可少。人体对于镍的日需求量约为0.3 mg,缺镍有可能引发贫血、肝硬化、糖尿病、尿毒症、肾衰、肝脂质和磷脂质代谢异常等疾病。不过,这些必需的微量金属元素也不是越多越好,过量反而会危害健康。
镍在人体的摄入方式主要包括吸入、口服和皮肤接触三种,经呼吸道吸入沉积在肺部的镍,大约会有20-35%吸收入血;通过饮水获得的镍有27%能吸收,而食物中的镍,只有不到1%可为人体所吸收;皮肤接触的镍,则*少会被吸收入血。镍的毒性与其存在形态密切相关,金属镍(纳米级镍尘除外)几乎没有急性毒性,一般镍盐的毒性也较低,高毒性镍主要为以液体形态存在的易挥发的羰基镍,属强致癌物,但它主要来源于采矿、镍的冶炼和精炼工业。故而在日常生活中,镍中毒并不常见,慢性镍中毒多因饮用水和/或空气中含镍量超标所致。
不过,虽然通过皮肤直接接触镍,*少可能导致中毒,但镍是接触性过敏的一大来源,敏感体质者可能对镍产生过敏反应,出现瘙痒、丘疹、红斑等,引发接触性皮炎。由于这一问题,对于与人体皮肤直接接触的产品,其*大可含镍量会有所限制。就当前而言,普遍参照欧盟的管制标准。
日常生活中常用的不锈钢制品、陶瓷制品、各种金属饰物、硬币、电池、手机等,都是身体直接接触镍的重要来源。放眼望去,每天用着的物件,不含镍的似乎不多。那么,问题来了,这些日常用品中镍的释放是否超标,该如何检测呢?
镍的检测,传统方法主要有丁二酮肟分光光度法、火焰原子吸收法、阳*溶出伏安法、ICP法等。这些方法依赖专业的分析仪器,需要在专门的实验室完成。由于在分析实验室执行检测时,对与检测相关的要素,如:检测人员的专业素养、仪器的校准状态、与检测相关的法律法规、物料、环境等均有规范的要求,检测方法也需经过严格的方法学考察,所以,检测结果的公正性、科学性、准确度和可靠性是比较有保障的。
但镍在生活中的普遍性,带来了快速筛查的需求。各类快速检测方法相继开发,有些已经商品化。目前镍快速检测的方法主要有试纸法、试剂盒法、便携式仪器法等。市场上比较热门的镍快速检测工具包,为基于比色原理而开发的镍检测“快餐”,由于简单便捷价廉,可适用于家庭操作而颇受关注。不过既然是快餐,必然有它固有的局限性,你不能保证它既快捷便利,又高度准确。
基于比色原理的试剂盒法而开发的镍定性检测“快餐”,通常是将丁二酮肟氨水溶液作为显色剂滴在小棉棒上,然后直接用棉棒擦拭样品表面,观察显色结果。
其工作原理是:当有氧化剂和/或酸存在时,金属镍会被氧化形成二价镍离子,而在碱性条件下,二价镍离子可与二分子丁二酮肟形成大环状的配位化合物,呈现亮红色。这个著名的显色反应,自1905年被发现以来,至今仍广泛应用于金属镍的检测。
& 共存金属离子的干扰,是无法忽略的硬伤
但这个经典方法,也有其局限性。因为镍的常见共存金属离子,如铁、钴等,均可与丁二酮肟生成颜色相近的络合物,干扰镍的显色判定,导致假阳性结果的错判;而铜、钯等共存离子则能产生其它颜色的络合物而掩盖镍的显色反应,造成假阴性的检测结果,这种情况下,通常需要专业的定量检测来获得可靠的结论。
虽然铁离子的干扰,常可通过滴加过氧化氢或利用空气氧化的方法来消除,但钴等共存元素的干扰,则必须依靠添加掩蔽剂来从源头上消除。滴加过氧化氢等氧化剂消除铁离子的干扰,在实际应用中可操作性不强。比如,手机、首饰或金属饰品表面,如果为了消除铁离子的干扰而滴加过氧化氢,被检测的物件也可能受损,这个方法基本不可行。
所以,对于共存铁离子,通常是在共同显色,也就是干扰发生后,依靠空气中的氧气将显色的二价铁慢慢氧化为不显色的三价铁,继而令铁离子显色逐渐消除。这个做法*大的问题是采用完全开放式检测的方法,受外界环境影响大。自然界中铁离子含量很高,二价铁离子能否完全被氧化,铁离子的干扰色是否完全可褪去,均不受控。这样的方法,可重复性差,结果的可信度堪忧。
理论上,添加掩蔽剂可以从源头上消除铁、钴等共存离子的干扰,但目前市场上商品化的镍检测“快餐”,并没有充分考虑消除检测的干扰因素,硬伤不可忽略。
值得一提的是,一些知名的检验试剂盒生产公司,如Abcam多采用便携式仪器法对镍进行快速定量检测,对于共存铁离子和钴离子的干扰,采用特定的处理步骤,结果相比前文提及的棉棒式检测“快餐”,要靠谱得多。
& 镍检测“快餐”并不能测得准确的镍释放量
大部分镍检测“快餐”仅能对生活用品中镍的释放量进行粗略的定性分析,无法定量。化学分析中的定性和定量是两个完全不同的概念。简单举个例子:定性检测如同在一堆橘子中检测有没有混杂橙子;而定量能在一堆橘子中检测到有多少橙子,旨在得到准确的量的数值。
当定性的检测方法专属性强、灵敏度较高时,可能橘子堆里混一个橙子也能准确检出;但当检测方法缺乏足够的专属性,干扰较大时,可能会把这一堆橘子中混的苹果也当橙子检出,这样就会出现假阳性的结果。对镍定性检测试剂盒而言,如果方法的专属性够强,能很好地排除共存离子的干扰,不至于把其他水果也当成橙子检出,那么特征性红色的深浅,可以从一定程度上反映出镍释放有无和浓度变化,但无法得到准确的镍释放数值。
& 快速检测工具包,还包括以下未尽事宜
不依赖专业的分析检测实验室、专业的检测操作人员及特定的化学分析仪器,任何人都可应用快速检测试剂盒,在短时间内得到检测结果,确实*大地缩短了分析检测的时间和提高了检测效率。但简便快速则难以慎密*,鱼和熊掌不可兼得。
比如,市面上销售的镍定性检测工具包,根据说明书,有以下几个应用要点:
a 取样检测前表面须充分清洁或打磨;
b 显色须保持长时间不褪。铁离子会产生同样的显色干扰,但该干扰可与空气中的氧气反应而在十几分钟内逐渐褪色;
c 小棉棒的取样测试面积十分有限,须在不同部位取样,至少5处以上。
这些应用要点,提示了可能影响检测结果的几个关键要素:
aa 检测物表面附着的灰尘、污迹,以及表面保护层都有可能影响测定,缺乏专业的操作,样品易被污染而掩盖正确的检测结果;
bb 铁离子的干扰需要长时间才能逐渐褪去,说明试剂盒中没有合适的掩蔽剂,退去铁离子干扰色完全依靠自然氧化,前文已经详述。
cc 在化学分析领域,想要得到准确可靠的检测结果,取样可是个技术活。快速检测中,以小棉棒取样测试的方式虽然简单方便,但取样面积*小。而且缺乏规范的取样程序,会导致样品检测结果缺乏代表性。对于没有分析专业背景的人来说,在不同部位取样5处,随意性非常大,如同瞎子摸象,摸到哪算哪,取样很可能无法代表样本中镍的真实存在情况,检测结果必然具有偶然性。
日常生活用品中重金属的检测,已成为当前社会高度关注和重视的热点问题。不可否认,快速筛查工具包的出现,有时可解燃眉之需,在较严重的镍释放超标时,可不依赖于等待专业检测的结果,及时纠正可能的暴露。但正如前文所说,快速检测也有其不可跨越的局限,不能过分依赖和信任。来自专业实验室的第三方检测报告,从检测方法的规范性和严谨性来说,仍然是*值得信赖的。