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标准与检测 ▎水嘴铅含量加权平均值评估方法
发表时间:〖2020/3/10〗    浏览次数:〖171

前  言
      水嘴是人们日常生活必备的给水五金件,用量大、应用面广,与人们生活息息相关。我国已经成为世界最大的水嘴生产国、消费国和出口国。随着消费升级和人们对健康的要求越来越高,水嘴的卫生安全备受社会关注。
      “铅”是一种对人体危害极大的有毒重金属,铅及其化合物进入人体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害,若含量过高则会引起铅中毒。金属铅进入人体后,少部分会随着身体代谢排出体外,其余大部分会在体内沉积。对于成年人,铅的入侵会破坏神经系统、消化系统、男性生殖系统,且影响骨骼的造血功能,进而使人出现头晕、乏力、眩晕、困倦、失眠、贫血、免疫力低下、腹痛、肢体酸痛等症状;对于儿童,由于其大脑正在发育,神经系统处于敏感期,危害更为严重。小孩铅中毒会出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠,还有的伴有多动、听觉障碍、注意力不集中和智力低下等症状,严重者造成脑组织受损,极有可能导致终身残疾。
      世界卫生组织对水中铅的控制线为10μg/L,我国生活饮用水中铅国家标准限量为10μg/L。为了减少给水器具对饮用水的污染,一些发达国家对水嘴在水中的铅析出提出了限量要求:我国≤ 5μg/L;美国、加拿大≤ 5μg/L,且铅含量加权平均值≤0.25%;德国≤ 5μg/L;日本≤ 7μg/L。

1   水嘴铅污染的来源

图1   水嘴生产工艺流程

      我国水嘴相关国家标准规定“水嘴与水接触的部件不允许使用锌合金等易腐蚀性材料”。由于产品结构和加工工艺的需求,水嘴与饮用水接触的主要材料有铜及铜合金、不锈钢、塑料、橡胶、尼龙、陶瓷等,这些材料的铅含量(如表1所示)成了水嘴铅污染的主要来源。

表1   常用水嘴制造材料的铅含量

2   铅含量加权平均值与铅析出浓度的关系
     水嘴铅含量加权平均值是一种表征水嘴中与水接触零件铅元素表面积占总过水面积的比值。铅含量加权平均值越小代表含铅元素的表面积与水接触的权重越小,铅元素在水中的析出的机率也就越少(如图2所示)。


图2     铅含量加权平均值与铅析出浓度的关系

3   铅含量加权平均值评估
3.1   水嘴过水面积的确定
        对于光滑表面,过水面积按实际接触水的面积计算;对于内/外螺纹连接的表面,过水面积按内螺纹面积的25%计算。
3.2   材料铅含量的确定
        用于计算铅含量加权平均值的零件材料最大铅含量按以下方法进行确定:
        1)零件使用材料属于国家标准、行业标准、国际标准中对应牌号,按照对应标准中规定的最大铅含量计算;
        2)零件使用材料不属于国家标准、行业标准、国际标准中对应牌号,按照制造商对应标准中规定的最大铅含量计算;
        3)配件表面使用刚性衬垫(如塑料套管)密封而形成永久隔离,则按照衬垫使用材料的铅含量计算;
       4)使用内表面涂层时,按照涂层下面基材的铅含量计算;
       5)使用经洗铅处理的配件,按照基材的铅含量计算;
       6)未知材料铅含量或对材料的铅含量有争议时,按照实际测试值计算。
3.3    铅含量加权平均值的计算
       水嘴中铅含量加权平均值按以下方式进行计算

      1)使用3.1确定的表面积和3.2条款确定的铅含量信息进行计算;
      2)过水面积应包括含铅和非含铅零件的过水面积; 

       3)计算应保留两位小数;

     示例:
     以下为计算含有11个过水零件水嘴的铅含量加权平均值的步骤。
     第1步:识别出水嘴中与饮用水直接接触的零件,见表2第2列;
    第2步:每个零件中使用铅含量最大的百分比,见表2第5列;
    第3步:计算每个过水零件所占过水总面积的百分比,步骤如下:
    1)列出了与饮用水直接接触的每个零件的过水面积,见表2第3列;
    2)每个零件的过水表面积相加,得出水嘴总过水表面积;
    3)计算出对每个零件过水表面积占产品总过水面积百分比,见表2第4列。
    第4步:将过水表面积比(表2第4列)乘以铅含量(表2第5列)得出铅含量加权平均值(表2第6列)

    第5步:将表2第6列值相加,得出铅含量加权平均值。

表2   水嘴加权平均值计算

4   结语
        随着消费升级和人们对健康的要求越来越高,水嘴低铅化已经成为五金行业发展的必然趋势。《消费品标准和质量提升规划(2016~2020年)》中指出:“针对家具、照明电器、厨卫五金、涂料、卫生陶瓷、壁纸、地毯等家居装饰装修产品,加快构建强制性国家标准体系,严格有毒有害物质、挥发性有机物限量要求,健全配套检测方法、检测设备、检测能力”。本方法为企业提供有害物“铅”元素的评估和控制标准,在产品开发最初阶段实现结构设计、材料选用和加工工艺协调配套的合理化,对促进五金行业资源有效利用及品质升级将起到积极的引导作用。

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