解读水龙头铅析出测试标准NSF／ANSI 61 Section 9

解读水龙头铅析出测试标准NSF／ANSI 61 Section 9

【摘 要】本文重点分析北美水龙头重金属析出测试标准NSF/ANSI 61的原理、测试过程和评价标准，从原理上解读重金属析出的技术要点。同时，本文结合北美市场对水龙头的无铅法规对行业的影响，对近几年Intertek广州实验室重金属测试数据进行汇总分析，总结出近几年重金属测试结果特点。并结合行业现状，希冀能对正在修订的水龙头新国标有一些呼应。

【关键词】NSF61；铅含量；Q值；重金属析出

1. 前言

目前，国内行业制造水龙头的主体材料包括黄铜、不锈钢、塑料等。而欧美发达国家市场上销售的绝大多数都是铜质水龙头，中国作为世界上水龙头最大的出口国，出口水龙头绝大部分是铜质水龙头。铜质水龙头的主要材质是铜和锌，俗称黄铜。黄铜在加工过程中需要加入少量的铅，以改善黄铜的切削性能。如果完全不加入铅，水龙头制作中不仅会出现削切困难、锻造性能差等问题，即使制成成品，也会因抗应力腐蚀性能差而导致开裂。

铅是一种对人体健康有害的重金属，但欧美发达国家主流水龙头都在用黄铜制造，铜没有被其他材质取代。这是因为铅的析出被产品标准限制在一定的数值下，被认为是安全的。例如北美的水龙头毒性测试标准NSF/ANSI61-2012，就要求铅析出不能超过5μg，就被认为是安全的。

所以，鉴于重金属析出对健康造成危害，美国国家卫生基金会（NSF）对与饮用水接触产品重金属析出进行深入的研究和分析，编写测试标准NSF/ANSI 61，制订详细的测试方法和限值要求，业已成为北美地区权威的与饮用水接触材料的毒性测试标准。包括中国在内的一些国家和地区，直接或者间接引用该标准对水龙头重金属析出量进行评价，具有广泛的认可度。

2. NSF/ANSI61-2012标准

2.1 标准简介

NSF/ANSI61-2012《饮用水系统部件-健康影响》[1]由美国国家卫生基金会（NSF）制定，自1988年发行初版以来，经过多个版本的更新，目前最新版本为2012版。NSF/ANSI 61-2012标准涉及的产品包括管道系统（管材和管件）、防护材料、密封材料、阀门、终端产品（如水龙头等）。

2.2 NSF/ANSI 61对水龙头的重金属析出测试过程

NSF/ANSI 61-2012对水龙头的测试章节为Section 9。作为一本从系统测试的角度评估水龙头产品重金属和有机物析出的标准，该标准在北美地区具有很高

的影响力和权威性。在Section 9中，水龙头作为终端产品，被默认为接触最后1升水，也就是说其重金属和有机物析出影响的是这1升水。

重金属析出测试的具体做法是取3套完整的水龙头，在星期五下午开始进行预处理。先用自来水冲洗水龙头，再用浸泡液注满水龙头。从第1天起至第18天，除周六、日外，从9：00到17：00，每隔2小时更换一次浸泡液，每天更换5次。收集第3、4、5、10、11、12、17、18、19天的9：00的萃取液分析铅含量，收集第19天的9：00的萃取液分析其余13种重金属含量。

2.3 NSF/ANSI 61对水龙头的Q值计算方法

由于铅含量的析出是一个动态的过程，不同的浸泡时期析出量不相同。为了量化显示某一特定时期铅含量平均析出量，NSF运用了统计学原理，用对数平均值和标准偏差计算标准化浓度，最后计算铅检测统计值Q。

（1）标准化浓度由以下公式计算：

NF = N1 × N2 × CMV

（2）式中，N1 = （SAF/SAL） × （VL/VF（static））

N2 = VF（static）/VF（flowing） =1

SAF是在实际使用过程中的产品过水面积；

Sal是在测试过程中产品的浸泡面积；

VL是测试过程中的装水体积；

VF（static）此处定义为1L。

CMV为冷水调节因子（= 冷水装水体积/总装水体积）。

（3）计算标准化浓度自然对数值

用公式 Yij = lnXij计算：

（4）计算对数平均值

根据以下公式分别计算3个样品的对数平均值：

Yi = （ Yi3 +Yi4 + Yi5 + Yi10 +Yi11 + Yi12+ Yi17 +Yi18 + Yi19 ） / 9

（5）计算对数平均值标准偏差

根据以下公式计算对数平均值标准偏差：

（6）计算Q值

根据以下公式计算Q值：

其中，K是取决于测试样品量大小的统计参数常数值，当测试样品为3个时，K=2.6028

2.6 NSF/ANSI 61对水龙头的重金属测试结果的经验分析

Intertek作为中国大陆第一个能进行NSF/ANSI61测试的第三方测试机构，我们总结近8年对水龙头NSF/ANSI61的测试经验，得出以下结论：

（1）铅含量析出是动态变化的，但整体趋势是逐渐降低。

（2）一般来说，重金属析出不合格主要集中在以下重金属：铅、铜、砷、锌、镉等。统计最近100个型号水龙头NSF/ANSI61测试结果，其中通过测试为92个，占92%，不合格为8个，不合格率为8%。不合格的8个型号中，铅析出Q值不合格占3个，铜、砷、锌、镉、铬含量不合格各占1个。

3. NSF/ANSI 61对水龙头行业的影响

由于北美水龙头测试标准ASME A112.18.1/CSA B125.1允许过水件铜材中铅含量最大为8%，但很多制造企业担心直接使用铅含量较高的铜材制造的水龙头难以通过NSF/ANSI 61测试，所以有些企业会选择用低铅铜甚至是无铅铜制造水龙头，但工艺发生变化，技术难度加大，成本较高。

有些企业会采用“洗铅”的方式除去过水面的铅，其原理是利用了铜铅熔点差。水龙头铸造成型的温度一般为一千多摄氏度，而铅的熔点是327.5℃，这样在成型时铅偏析在内外表面，表面的铅含量比内部高得多。在出厂前洗铅，就是利用化学反应的原理工艺，用高浓度的强碱溶液处理样品，洗去表面油脂物质，再用强酸处理，则铜质水龙头中的铅将快速地分解掉。某龙头在NSF/ANSI 61测试中，Q值在洗铅前为8.5μg，洗铅后重测Q值为4.1μg，有明显的降幅。

4. 小结

结合前些时候水龙头含铅事件，其纷争的焦点，主要是测试方法的不同。一些机构采取内部开发的方法，一些机构采用行业协会的方法，一些机构采用推荐性国标的方法，方法不同，结果自然不相同。从而导致媒体和公众信息不统一，不对称。

所以，在新国标即将实行之际，我们建议相关方面引入NSF/ANSI 61作为

水龙头强制测试方法，从系统的角度测试铅等多种重金属的析出。能够真正结合行业现状，制订出适合国情的测试方法和要求。

参考文献：

[1]美国国家卫生基金会. NSF/ANSI61-2012《饮用水系统部件-健康影响》.