楊竣棋

摘 要：本文介紹了石棉的危害及國內外石棉檢測方法和標準，簡述了采用X射線衍射法、偏光顯微鏡法、電子顯微鏡法及紅外光譜法等多種測試技術差異，并簡述了目前車用材料石棉測試現狀，提出了比較適當的車用材料石棉檢測方法建議。

關鍵詞：石棉;檢測;試驗

0 引言

隨著石棉應用的不斷深入，人們慢慢了解與認識到使用石棉植物纖維對人體身體健康所帶來的巨大危害。長期吸入大量環(huán)氧石棉纖維還有可能直接導致慢性肺癌等嚴重呼吸疾病。西方一些發(fā)達國家已經逐步減少甚至逐漸禁止人工使用天然石棉。國際癌癥組織長期以來一直有人聲稱使用石棉是一種天然致癌物。石棉在生產和開發(fā)使用工藝過程中及其產生的大量石棉纖維顆粒會直接污染到大氣、食品以及人們日常飲用水，并通過人的呼吸道與消化道直接進入肺部身體造成極大危害。因此，必須適當嚴格控制民用建筑材料和車用材料產品中石棉的含量。

1 石棉檢測方法的選擇

目前石棉的定性或定量檢測方法主要有X射線衍射法（XRD）、偏光顯微鏡法（PLM）、掃描電鏡分析法（SEM）、相差顯微鏡法（PCM）、透射電鏡分析法（TEM）、紅外光譜法（IR）、差熱分析法（DTA）、中子活化法（NAA）等。

1.1 X射線衍射法（XRD）

X射線衍射法是目前世界各國檢測石棉最普遍采用的方法之一。依據每種礦物都具有特定的X射線衍射數據和圖譜，且衍射峰強度與含量成正比，可判斷試樣中是否含有某種石棉物質并測定其含量。XRD法具有樣品處理簡單、用量少、快速有效等特點，但在定量分析的準確度、精密度上還有一定爭議。據文獻報道，XRD檢出限為1%。因此，部分學者認為XRD靈敏度低，檢出限不高，當遇到結晶性不好的石棉纖維時，可能造成誤判。所以，多數國家質量分數>5%的石棉建議采用XRD進行分析，但對質量分數小于5%的石棉檢測迄今為止沒有統(tǒng)一的、合適的分析方法。

1.2 偏光顯微鏡法（PLM）

每種礦物質都有其特定的礦物光性和形態(tài)特征，通過偏光顯微鏡觀測礦物晶體形態(tài)、顏色、干涉色、以及折光率等物理特性，可鑒定石棉種類。在偏光顯微鏡下，溫石棉為細長纖維，呈淺黃綠色或低正突出至低負突出，折光率為1.540～1.550，干涉色經常是I級灰白至黃色。直閃石折射率為1.605～1.710，除透閃石消光角為10°～20°外，閃石類均為平行或近于平行消光。透閃石石棉為短纖維，呈無色，中正突出。橫切面干涉色為I級黃白，縱切面上最高干涉色Ⅱ級橙黃。橫切面對稱消光，其他縱切面均為斜消光，沿柱面方向為正延長。消光角往往為10°～20°。理論上PLM最大放大1 000倍，可鑒定和分辨石棉直徑大于0.25 μm的石棉，但由于PLM法只是對形貌進行表征，用于觀察是否存在纖維樣品。因此，PLM常作為鑒定石棉纖維的輔助技術，是目前各國鑒定石棉種類普遍采用的方法之一。

1.3 相差顯微鏡法（PCM）

相差顯微鏡是荷蘭科學家Zernike于1935年發(fā)明的，用于觀察未染色標本的顯微鏡。光波通過時，波長和振幅并不發(fā)生變化，僅相位發(fā)生變化（x相位差），這種相位差人眼無法觀察。而相差顯微鏡通過改變這種相位差，并利用光的衍射和干涉現象，以提高各種結構間的對比度，使各種結構變得清晰可見，提高檢測精度。相差顯微鏡可以將石棉塵從混合粉塵中鑒別出來，并進行計數。PCM可對空氣中石棉纖維進行計數。國內外眾多空氣檢測標準，如美國ASTM D 6620，日本JIS K3850-1、我國GB16241-1999、HJ/T41-1999等均采用相差顯微鏡法檢測石棉纖維。但PCM法僅能定量測定出空氣中石棉的總的含量，不能定性出石棉種類。同時石棉濃度較大時，檢測精度難以保證。

1.4 電子顯微鏡法（SEM&TEM）

電子顯微鏡有掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）。采用SEM法測試，樣品前處理比較簡單，同時可以利用其裝備的能譜分析儀（EDXA）對石棉纖維中的元素組成進行分析。SEM在國外石棉檢定標準中已經有較多采用，現行的SEM檢測標準有ISO 14966，主要應用在環(huán)境空氣無機纖維狀顆粒數字濃度的測定。但是固體樣品采用SEM法測試在前處理時可能出現石棉纖維折斷，導致其長度超出檢測限范圍而漏檢或高溫灰化導致溫石棉分解損失。采用TEM法測試，不同種類石棉具有不同的選區(qū)電子衍射圖譜。由選區(qū)衍射圖譜可以得到其衍射譜幾何特征，然后進行物相分析。透射電鏡常用于觀察超微結構，可準確鑒定出粉狀化妝品中石棉的形貌和類型，是國外石棉測試標準中常使用的方法之一。TEM對大氣粉塵、水體中的石棉檢測較為適用。但TEM的價格昂貴，制樣繁瑣。

1.5 紅外光譜法（IR）

紅外光譜法依據礦物質具有不同紅外特征吸收光譜對其進行定量分析和鑒別。但是石棉紅外光譜特征吸收峰位容易受到樣品中其他的雜質干擾，所以IR法較適用于石棉含量較高的樣品的分析。對復雜的樣品，各種石棉的特征光譜強度較弱，定量檢測比較困難，所以IR法常作為輔助測試手段。目前，除韓國在滑石標準中采用紅外檢測石棉方法外，其他標準鮮有涉及。

1.6 熱分析法

石棉屬于含水的硅酸鹽，其熱脫水反應是石棉的其中一種熱性能特征。熱分析依據石棉的熱性能對石棉進行含量分析，當前可以采用差熱分析（DTA）和熱重分析（TGA）兩種方法。比如，蛇紋石類石棉差熱特征為750℃～800℃有特征吸熱谷，接著馬上出現較高的放熱峰，其他石棉種類也有其相應的差熱特征。T只要物質受熱時發(fā)生質量的變化，都可以用TGA來研究。比如石棉的TGA曲線顯示，溫石棉在750℃脫去13%結構水，而青石棉因含水較少，在750℃僅脫去2%的水分。因此，基于各種石棉的熱性能特征，可以對石棉進行鑒定。但是目前，熱分析法檢測石棉無標準可循，二者都只是石棉礦物鑒定的輔助手段。

2 國內汽車行業(yè)石棉標準中測試方法選擇

目前國家標準中對石棉有要求的主要有GB 5763-2018《汽車用制動器襯片》，以及正在修訂的GB/T 30512《汽車禁用物質要求》;同時，吉利汽車、上汽通用五菱、江淮汽車等主要的國內企業(yè)均對其采用的非金屬材料有石棉要求。這些標準采用的石棉測試方法標準均為GB/T 23263《制品中石棉含量測定方法》，在GB/T 23263中規(guī)定了對石棉的定性及定量分析方法。首先采用XRD或者偏光顯微鏡（PLM）對石棉進行定性分析，如果未檢出石棉則可判定無石棉;若檢測出石棉，則采用XRD對石棉進行定量分析。

3 結語

由于歷來汽車行業(yè)對石棉物質的管控并不嚴格，但是石棉纖維的危害不可忽視，所以建立快速高效的車用材料的石棉檢測方法迫在眉睫。本文簡述了目前石棉測試的主要方法，以及目前汽車行業(yè)已有標準中選用的石棉測試方法，可以看出，采用X射線衍射儀（XRD）和偏光顯微鏡（PLM）的方法對石棉進行定性定量分析，是從技術可行性、經濟成本性都比較適當的方法。

參考文獻：

[1]田偉之，倪邦發(fā)，陳細林，等.中子活化分析在當代無機痕量分析計量學中的作用[J].核化學與放射化學，2004（3）：129-140.

[2]康彩艷，李廷盛，李芳，等.滑石粉中石棉的紅外光譜測定[J].廣西師范大學學報（自然科學版），2003（S4）：327-328.

[3]GB/T23263-2009，制品中石棉含量測定方法[S].2009.