利用TEM鉴定爽身粉中石棉方法的研究*

李德辉，陈永康

（上海市计量测试技术研究院,上海 201203）

滑石、金云母、粘土、白云石、淡斜绿泥石等矿物是化妆品中常用的辅料，这些矿物形成过程中常常伴生有石棉[1]，如闪石石棉是滑石中最常见的矿物之一。石棉进入人体或与皮肤直接接触，将会影响人们的身体健康[2]。欧美及日韩对进出口产品中石棉含量都有严格的规定，并制定了相应的标准。2009年4月，国家食品药品监督管理局组织国内专家制定了我国《粉状化妆品及其原料中石棉测定方法》的暂行标准，这对有效准确地鉴定化妆品中的石棉纤维，提高化妆品的品质，保障人们不受石棉侵害都具有重要意义。

石棉属于硅酸盐类，是一种可剥分为柔韧细长纤维的硅酸盐矿物，按其成分和内部结构，通常分为蛇纹石石棉和角闪石石棉两大类。蛇纹石石棉也称温石棉；角闪石石棉由于含有钠、钙、镁和铁，按成分不同，有青石棉、铁石棉、直闪石石棉、透闪石石棉、阳起石石棉等。石棉测试方法很多，由于石棉出现的环境不同，评价目的不同，选择的方法也不同，因此，目前尚没有哪一种常规测试可以解决全部问题[3，4]。只有不同方法相结合才能保证检测的有效性和准确性。多数国家对高含量（质量分数＞5%）的石棉采用X射线衍射分析法进行分析；但对低含量（质量分数1%～5%）和微量含量（质量分数＜1%）的石棉检测迄今为止没有统一的、合适的分析方法[5，6]。

透射电镜具有更高的分辨率,可准确鉴定粉状化妆品中石棉的形貌和存在类型，是国外石棉鉴定标准中使用最多的方法[7]。特别是对于大气粉尘、水体中的石棉检测，电镜法十分有效。

本文选择透射电子显微镜研究爽身粉中石棉的形貌及存在类型。

1 实验部分

爽身粉中含有少量的有机酸、酯等成分，利用X射线衍射测定时为避免有机成分的影响必须预先进行灰化处理，这会使得部分石棉结构水的消失，导致测试的不确定[8]。实验选取某品牌的爽身粉，秤取2.5g爽身粉粉体并用适量酒精分散，经超声分散2min后滴定于铜网上，晾干后置于透射电子显微镜样品台上进行观察。所用透射电子显微镜为 FEI生产，型号为：TECNAI G2 S-TWIN F20，加速电压为200kV。

2 结果与讨论

2.1 透射电子显微镜分析

石棉属于纤维状矿物，纤维状是指纵横径之比大于3∶1的粉尘，在透射电子显微镜中，不同种类石棉具有一定的选区电子衍射图谱。由选区衍射图谱可以得到石棉的衍射谱几何特征（表1），从而进行物相分析。在实际鉴定过程中，不同产地、不同矿床的滑石，其阳离子置换位置与置换程度不同，可能会导致电子衍射图谱的位移变化。

闪石类石棉结构类型和衍射图谱差异较大,根据选区电子衍射图谱即可轻易判断，但考虑到不同矿区闪石类石棉晶胞畸变导致衍射图谱的位移和仪器测量误差，故判断范围适当扩展。蛇纹石和角闪石矿物本身可有纤维结构或非纤维结构两种，有纤维结构的蛇纹石和角闪石才称为石棉，且纤维状蛇纹石石棉与绿泥石成分相近，因此，常规准确鉴定样品中是否含有石棉，需采用偏光显微镜和X射线衍射相结合的方法，但对于极为微小的石棉偏光显微镜就显得无能为力。透射电子显微镜恰恰弥补了常规检测中遇到的问题，根据石棉的形貌、电子衍射图谱和能谱结果，可精确确定石棉的结构类型和晶格常数，从而判断爽身粉中是否含有石棉。

表1 各种石棉常见衍射谱的几何特征Tab.1 Geometrical characteristics of diffraction spectrometer for different asbestos

2.2 透射电镜实验结果

在透射电子显微镜下对选取样品进行观察，结果发现该爽身粉中有纤维状矿物（图1.a）。选取典型矿物摄取选区电子衍射谱（图1.b）和EDS谱（图1.c），将选区电子衍射图谱与相应的典型衍射图谱对照，结果显示所选爽身粉中的石棉为透闪石（Ca2Mg5Si8O22（OH）2，Monoclinic，a=9.863nm，b=18.04nm，c=5.285nm，β=104.79）。由矿物的EDS结果，可以确定矿物中Ca∶Mg∶Si元素的原子比约为1∶1.89∶3.56，与透闪石的成分接近，证明该爽身粉中存在透闪石，这与摄取的选区电子衍射图谱的结果完全一致。两种测试结果均证实该爽身粉中存在透闪石，表明该爽身粉中含有石棉组分。

图1 某品牌爽身粉中石棉形貌,选区电子衍射谱及EDS谱Fig.1 TEM bright-field image(a),SAED pattern(b,parallel to the 101 zone axes)and EDS(c)of asbestos in toilet powder

3 结语

利用透射电镜研究了粉状化妆品中纤维状矿物的选区电子衍射谱和EDS谱，得出矿物的晶格常数和元素组成，通过与石棉参数比对，确认其是否为纤维状石棉。总之，利用透射电子显微镜可以判断爽身粉中石棉的存在，并可精确判断石棉存在类型。该方法科学、准确、快速有效，可用于爽身粉中石棉的鉴定。

［1］冯惠敏，杨怡华.化妆品中石棉含量检测方法［J］.中国非金属矿工业导刊,2009,（3）:26-30.

［2］曲桂珍.X射线衍射法测定空气中温石棉的方法［J］.工业卫生与职业病,2002,28（1）:42-43.

［3］Thomas Schneider,Laurie S,TDavies.Development of a method for the determination of low contents of asbestos fibre in bulk material［J］.Analyst,1998,123:1393-1400.

［4］James R Millentte,Bryyan R.Bbandli.Asbestos identifiacation using availablestandardmethods［J］.Microscope，2005，l53（4）：179-185.

［5］张梅，高孝礼，黄光明，封亚辉.微量石棉的X射线衍射定量检测［J］.岩矿测试，2010，29（3）：309-312.

［6］陈永康，李德辉.化妆品中石棉检测方法的研究［J］.化学工程师，2010，（9）：22-25.

［7］Clark P J,Brackett KA,Wheeles R K.Method for analysis ofcarpet samples for asbestos［J］；Determination ofasbestos in cosmetic products by X-ray diffractometer［R］.Tokyo:Metropolitan Institute of Public Health Annual Report,2006.Environmental Choices Technical Supplement,1993,（2）：14-19；30.

［8］冯惠敏，苏昭冰，王勇华，朱英.化妆品中石棉检测试样处理方法研究［J］.中国非金属矿工业导刊，2009，（5）:31-33；49.