Authors Zoe Grosser, Ph.D.Laura ThompsonLee Davidowski, Ph.D.PerkinElmer Inc.Shelton, CT Suzanne MollerInnov-X SystemsWoburn, MA
Pengantar
Dari 2007 hingga 2008, jumlah penarikan untuk mainan yang melampaui batas A.S yang ditentukan untuk timbal turun 43%. Namun ini mewakili, lebih dari 300.000 produk individual yang berpotensi menimbulkan paparan berbahaya bagi anak-anak. Undang-Undang Peningkatan Keselamatan Produk Konsumen 2008 (CPSIA 2008) mendefinisikan produk anak-anak sebagai produk yang terutama digunakan oleh seorang anak di bawah usia 12 dan mendefinisikan tingkat timah baru yang diizinkan dalam produk-produk tersebut1. Timah yang diijinkan dicat permukaan akan dikurangi dari 600 mg / kg menjadi 90 mg/kg satu tahun dari berlakunya undang-undang (tanggal berlakunya: 14 Agustus 2008). Total kandungan timbal yang diijinkan (permukaan dan substrat) berkurang dari 600 mg/kg menjadi 100 mg/kg, secara bertahap selama tiga tahun. American Academy of Pediatrics mengemukakan bahwa tingkat yang dekat dengan tingkat latar belakang di tanah 40 mg/kg akan paling melindungi kesehatan anak. Saat ini, EN-71, Bagian 3 dan ASTM 963 menentukan evaluasi mainan dengan merendam dalam larutan asam klorida ringan pada suhu tubuh dan mengukur logam yang dapat diakses diekstraksi ke dalam larutan. Jika pelapis dapat dipisahkan, analisis total pelapis untuk memenuhi persyaratan kandungan timbal dapat dilakukan. CPSIA 2008 tidak memberikan pengecualian untuk substrat berlapis, sehingga analisis total pada kedua lapisan dan substrat harus dilakukan, meskipun sedikit pedoman pengukuran lain saat ini tersedia. EN-71 juga dapat direvisi dalam waktu dekat untuk menambahkan elemen berbahaya lainnya, seperti aluminium, kobalt, tembaga, nikel, dan lainnya. Kebutuhan yang berkembang untuk mengukur timbal dan logam lainnya pada tingkat yang semakin rendah membuat informasi tentang teknologi analisis dan kinerja berharga dalam membuat keputusan yang berpengetahuan. Berbagai teknik dapat digunakan untuk memenuhi peraturan, termasuk penyerapan atom (baik nyala FLAA dan grafit tungku GFAA), spektroskopi emisi optik plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-OES) dan spektrometri massa plasma yang ditambah secara induktif (ICP-MS). XRF dispersif energi genggam, yang membutuhkan persiapan sampel minimal atau tidak sama sekali dapat memberikan cara untuk menyaring produk di lokasi untuk menentukan apakah diperlukan analisis kuantitatif lebih lanjut. Teknik-teknik tersebut dibandingkan untuk beberapa parameter pada Tabel 1. Karena teknik pada Tabel 1 produk anak-anak, termasuk mainan yang mungkin memerlukan analisis? Pertanyaan ini ditujukan dalam pekerjaan ini menggunakan ICP-OES dan XRF genggam untuk memeriksa berbagai bahan mainan. Kemudahan penggunaan dan kesepakatan antara teknik di tingkat saat ini untuk timbal dievaluasi.memiliki karakteristik yang berbeda, yang akan menjadi yang paling cocok untuk varietas tersebut.
Eksperimental
Berbagai mainan anak-anak diperoleh secara acak dari ruang penitipan anak di gereja dan sumber lainnya. Satu barang yang diketahui ditarik kembali, lencana totem Pramuka dari berbagai usia juga diperoleh. Gambar 1 menunjukkan berbagai mainan, termasuk kain, mainan lunak dan keras dan beberapa dengan permukaan yang dicat.
Sampel disiapkan untuk analisis ICP-OES dengan mengikis cat atau memotong media menjadi potongan-potongan kecil. Sekitar 0,01 – 0,1 g ditimbang ke dalam wadah pencernaan gelombang mikro PTFE dan 6 mL asam nitrat pekat (GFS Chemical®, Columbus, Ohio) dan 1 mL asam klorida pekat (GFS Chemical®, Columbus, Ohio) ditambahkan. Sampel ditempatkan dalam sistem pencernaan gelombang mikro Multiwave ™ 3000 (PerkinElmer, Shelton, Connecticut) dan dicerna sesuai dengan program yang ditunjukkan pada Tabel 2. Optima ™ 7300 DV digunakan untuk analisis paket lengkap elemen yang saat ini diatur dalam EN-71, Bagian 33 dan dirujuk dalam ASTM D9634, dan CPSIA, termasuk timah. Kondisinya seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Model Innov-X® Import Guard digunakan untuk semua pengukuran XRF genggam, dan kalibrasi umum dilakukan. Untuk analisis sampel yang sama dengan XRF, tidak perlu persiapan sampel. Sistem ini menggunakan fluoresensi sinar-X dispersif energi dan mudah diidentifikasi elemen pada rentang konsentrasi dinamis yang luas, dari level ppm hingga hampir 100% berat. Contoh hasil yang diperoleh di layar ditunjukkan pada Gambar 2.
Hasil dan Diskusi
Analisis mainan dengan tangan memegang XRF dan ICP-OES ditunjukkan pada Tabel 4. Tanda centang pada kolom XRF menunjukkan analisis XRF menampilkan nilai timah lebih tinggi dari batas 600 mg/kg pada mainan yang disaring yang menunjukkan lebih lanjut analisis kuantitatif direkomendasikan. Nilai yang ditentukan oleh ICP-OES menegaskan bahwa nilainya lebih tinggi dari batas regulasi dalam pelapisan atau untuk analisis total bahan substrat. Dalam hal ini, nilai yang diukur dengan XRF tidak dilaporkan meskipun nilainya akan memberikan penyempurnaan konsentrasi lebih lanjut untuk unsurunsur yang diukur. Batas deteksi untuk ICP-OES ditunjukkan pada Tabel 5 untuk solusi yang dicerna dan jumlah dalam bahan asli. Karena jumlah yang diambil untuk pencernaan dapat bervariasi dan pengenceran dapat diubah, pengenceran 500x diasumsikan untuk perhitungan. Ini mewakili 0,1 g bahan yang diencerkan dengan volume akhir 50 mL. Persiapan sampel duplikat dan analisis beberapa sampel dapat menunjukkan reproduktifitas metode, asalkan sampel homogen. Tabel 6 menunjukkan hasil untuk persiapan sampel duplikat dan analisis dari tiga jenis sampel yang berbeda. Kain dan plastik berwarna seragam menunjukkan kesepakatan yang baik antara analisis duplikat (perbedaan persentase relatif kurang dari 20%). Papan teka-teki membutuhkan pengikisan cat dari permukaan untuk analisis dan sulit untuk hanya menghapus cat secara seragam tanpa mengambil beberapa media, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Ini dapat berkontribusi pada nilai yang sangat berbeda yang diperoleh untuk analisis duplikat
Analisis reproduksibilitas yang lebih luas ditunjukkan pada Tabel 7. Deviasi standar dari lima pencernaan terpisah dan analisis untuk bola kuning (Gambar 4) menunjukkan presisi yang sangat baik. Sangat menarik untuk dicatat bahwa tingkat memimpin tinggi, sesuai dengan analisis XRF. Beberapa elemen lain, seperti kromium, juga tinggi. Nilai XRF dilaporkan untuk timbal dalam bola adalah 3940 mg/kg. Regulasi terus berubah dan mungkin memerlukan elemen yang berbeda untuk dipantau di masa depan, pada tingkat konsentrasi yang berbeda. Salah satu cara untuk membantu mempersiapkan kemungkinan itu adalah penggunaan fitur akuisisi data universal (UDA), eksklusif untuk perangkat lunak Optima ICPOES. Dalam hal ini Optima ICP-OES mengumpulkan data untuk semua panjang gelombang sepanjang waktu. Jika standar dijalankan pada saat akuisisi data asli yang mencakup lebih banyak elemen daripada elemen yang menarik pada saat itu, elemen lain dapat diukur dengan akurasi kuantitatif yang baik dengan memproses ulang di kemudian hari. Jika konsentrasi unsur menarik untuk unsur yang tidak termasuk dalam standar multi-elemen yang biasa, pemrosesan ulang dapat memberikan hasil semiquantitatif, biasanya dalam ± 30% dari nilai sebenarnya. Tabel 8 menunjukkan contoh untuk ekstrak asam hidroklorat dari mainan, diekstraksi dan diukur menggunakan prosedur yang ditentukan dalam EN-71, Bagian 3. Kedua set elemen asli dilaporkan dan elemen ditentukan kemudian (berwarna biru) dengan memproses kembali data untuk diperiksa informasi yang sebelumnya disimpan untuk elemen-elemen tersebut terdaftar. Ini dapat berguna dalam menilai sampel yang mungkin telah dibuang atau dalam pemahaman yang lebih baik tentang ruang lingkup sampel dalam mempersiapkan analisis masa depan.
Kesimpulan
Lansekap pengaturan pengukuran mainan untuk logam berbahaya berubah dan akan terus berubah saat elemen, konsentrasi, dan prosedur persiapan sampel disempurnakan dan diselaraskan antara AS dan Eropa. Memang, batas terendah 90 dan 100 ppm ditetapkan sebagai apa yang dianggap layak oleh CPSC pada saat itu dan batas bawah mungkin diatur di masa depan. ICP-OES adalah alat sertifikasi yang diterima dalam menentukan berbagai logam yang dapat mencemari mainan, baik di substrat atau lapisan cat. Timbal dapat ditentukan pada tingkat konsentrasi 600 mg / kg saat ini yang diizinkan dan ICP-OES memiliki kemampuan deteksi yang memadai batas baru 90 mg / kg dapat dideteksi dengan andal.
ICP-OES dan XRF adalah teknik pelengkap yang bekerja dengan baik bersama pada tingkat peraturan saat ini 600 mg / kg. XRF memberikan penyaringan cepat dengan tingkat kepercayaan yang tinggi ketika sampel terkontaminasi dengan timbal. Analisis ICP yang sangat akurat dapat diarahkan secara efisien ke sampel yang kemungkinan besar terkontaminasi menggunakan penyaringan cepat XRF genggam dan karakteristik persiapan tanpa sampel. Sampel yang diidentifikasi sebagai terkontaminasi dapat disiapkan dan dianalisis oleh ICP dengan sedikit waktu yang terbuang untuk sampel yang tidak terkontaminasi, karena hasil skrining positif. Ketika batas diturunkan, XRF akan terus melakukan sebagai teknik penyaringan, dengan ICP-OES memberikan konfirmasi dengan persyaratan peraturan.
Referensi
1. Undang-Undang Peningkatan Keamanan Produk Konsumen, http://www.cpsc.gov/ABOUT/Cpsia/legisions.html
2. Kesaksian Dana Best, MD, MPH, FAAP pada atas nama American Academy of Pediatrics, http://www.aap.org/visit/coeh/COEH Ltr 2007-09-20 Lead Testimony.pdf 3. ID-71, Bagian
3 Keamanan Mainan, Migrasi dari Elemen Tertentu, dapat dibeli dari http://www.standardsuk.com/shop/products_view.php?prod=26164
4. ASTM D-963-07, Spesifikasi Keselamatan Konsumen Standar untuk Keselamatan Mainan, dapat dibeli dari http://www.astm.org ICp
source : http://www.perkinelmer.com/labsolutions/resources/docs/APP_LeadandToxicMetalsinToysByXRFandICP-OES.pdf
