石棉是天然纤维状硅酸盐类矿物质的总称。主要分为温石棉(蛇纹石石棉)和角闪石石棉。其中角闪石石棉又分5个亚种,即青石棉、铁石棉、直闪石石棉、透闪石石棉和阳起石石棉等。由于石棉是一种具有优异的物理性能和化学性能的材料,是一类重要的工业材料。通常多应用于建筑材料、船舶材料、粉末化妆品等。但石棉高度危害人类的健康,长期吸入石棉纤维可引起石棉肺、肺癌、胸膜间皮瘤、腹膜间皮瘤和胃肠癌等多种致命的疾病。
近几年,许多对工业制品中的石棉含量做了多方限定。如2009年《香港公约》明确无阈值限制石棉在船舶材料中的使用;2011年中国船级社(CCS)颁发了首张船用产品无石棉认可证书;2016年欧盟官方公报发布(EU)2016/1005对REACH法规附件XVII第6项温石棉限制条款进行了修订等。这些均表明对工业制品中石棉含量检测的高度重视,可见石棉已成为世界众多产品检测的重点有害物质之一。
人们不仅对之含量做了严格规定,对之检测方法也发布了相关标准。目前石棉的测试方法有偏光显微镜法(PLM)、X射线衍射( XRD)法、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)法、相差显微镜( PCM)法、红外光谱(IR)法、拉曼光谱法、荧光显微镜(FM)法、热重-差热分析(TG-DTA)法、中子活化(NAA)法等。
其中使用多的是PLM法、XRD法和SEM-EDS法,其他几种方法用的很少,有的甚至是处在实验室研究阶段。本文就PLM法、XRD法和SEM-EDS法3种常用的方法进行详细阐述,并对现行的关于石棉检测标准中的测试方法进行归纳
1石棉检测前处理
石棉若不刻意添加的话,一般都是以伴生矿(如滑石粉、海泡石、白云石、斜绿泥石等)的形式存在的,故石棉多存在于无机材料中或高分子材料制品的颜填料成分中。当检测制品是否含有石棉时,需要对制品进行前处理。对于无机材料制品可直接或制成粉体进行测试,此时可选择粉碎法。对于高分子材料制品,石棉一般都是由某些无机颜填料的伴生矿带入,此时若要检测这类产品中的石棉,需要先将高分子部分去除。其中,对于涂料、胶黏剂等液态样品,可选择离心法或干燥固化后选择灰化法;对于塑料、橡胶等固体样品,可选择灰化法。下面对几种制品的前处理方法进行详细阐述。
1.1粉碎法
主要是针对容易粉碎的无机材料产品,如陶瓷、耐火砖等。有些高分子材料制品也容易粉碎,由于其中含有大量的高分子物质,高分子物质晶体结构较差,在XRD上的衍射峰一般都是以馒头峰的形式出现,极易掩盖其他物质的衍射峰,大大的影响了测试。高分子物质也会包覆石棉,不易在扫描电镜和偏光显微镜中进行观察,故粉碎法一般都是针对无机材料产品。粉碎法操作简单,但也要注意不能将制品研磨过细,否则制品中的石棉会被研碎,影响后续观察结果。
1.2离心法对于涂料、胶黏剂等液态样品,可选择合适的稀释溶剂,将其中的高分子物质溶解后通过离心去除。离心法操作复杂,一般至少需要离心3次,当某些制品不易分离时需要进行多次离心步骤。但离心法能够限度地保留石棉的原始形态,且高分子物质去除干净,极大地方便了后续的测试。
1.3灰化法
灰化法是目前应用为广泛的一种前处理方法。灰化法操作简单,且可多个样品进行处理,极大地提高了工作效率。尤其是针对塑料、橡胶、涂膜等高分子材料制品,这几类样品韧性大、交联密度高,粉碎法和离心法都难以进行前处理,灰化法是可行的方法。在进行前处理时,一定要注意温度的控制,温度过高时会导致石棉晶体的结晶水失水,从而使石棉变性,影响后续的结果判定,一般灰化温度应控制在500℃以下。