微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定兒童唇膏產(chǎn)品中19 種有害元素

楊建英，黃讓明

(廣東省汕頭市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東汕頭 515041)

唇膏產(chǎn)品指以油、脂、蠟和色素為主要原料，經(jīng)加熱混合、成型等工藝制成的護(hù)唇用品[1-2]，包括唇膏/口紅和潤唇膏等產(chǎn)品。兒童在參加各種表演活動時多會使用唇膏產(chǎn)品，而在秋冬寒冷干燥季節(jié)不少家長也會為小孩涂抹潤唇產(chǎn)品，目前市場上兒童唇膏產(chǎn)品的種類日趨增多。唇膏經(jīng)常會隨著食物一起攝入體內(nèi)[3-4]，如果兒童攝入含有毒有害元素的唇膏產(chǎn)品，其中重金屬等有害元素會在體內(nèi)產(chǎn)生蓄積作用，對兒童的身體發(fā)育產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重時會直接損傷器官、危害健康[5-8]。

有害元素的分析測定方法常見有理化比色法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法等[9-11]。目前國內(nèi)外對兒童產(chǎn)品中有害元素的相關(guān)規(guī)定和要求差別較大，而且檢測分析方法不統(tǒng)一[11-12]。目前同時測定兒童唇膏產(chǎn)品中硼、鋁、鈦、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鍶、鎘、錫、銻、鋇、汞、鉛和鉍19 種有害元素的方法未見報道。

筆者以微波消解法處理樣品，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時測定兒童唇膏產(chǎn)品中硼、鋁、鈦、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鍶、鎘、錫、銻、鋇、汞、鉛和鉍19 種有害元素的含量，該方法線性關(guān)系良好、準(zhǔn)確度較高、精密度較好，簡便、快捷、實(shí)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)儀：Agilent 5800 型，美國安捷倫科技有限公司。

微波消解儀：ETHOS A 型，意大利Milestone 公司。

超純水器：Advantage A10 型，美國默克密理博公司。

電子天平：BSA224S 型，感量為0.1 mg，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

硼、鋁、鈦、硒、鍶、錫、銻、鋇、鉍單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：質(zhì)量濃度均為100 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編 號 分 別 為GBW(E)080217、GBW(E)080219、NIM-RM3041、GBW(E)080215、GBW(E)080242、GBW(E)080546、GBW(E)080545、GBW(E)080243、GBW(E)080271，中國計量科學(xué)研究院。

鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、砷、鎘、汞、鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為GBW08614、GBW(E)080157、GBW08613、GBW08618、GBW08615、GBW08620、GBW08611、GBW08612、GBW08617、GBW08619，中國計量科學(xué)研究院。

硝酸：優(yōu)級純。

過氧化氫溶液：30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，優(yōu)級純。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 微波消解程序

微波消解程序參數(shù)見表1。

表1 微波消解程序

1.3 ICP-AES 儀工作條件

射頻(RF)功率：1.20 kW ；等離子體氣流量：12.00 L/min；霧化氣流量：0.70 L/min；輔助氣流量：1.00 L/min；蠕動泵轉(zhuǎn)速：12 r/min(分析)，80 r/min(清洗)；穩(wěn)定時間：15 s；讀取時間：5 s；觀察方式：軸向；19 種元素的分析譜線見表2。

表2 19 種元素的分析譜線

1.4 樣品處理

稱取樣品約0.5 g (精確到0.000 1 g)，置于聚四氟乙烯微波消解罐內(nèi)，加入1.0 mL 水潤濕浸泡樣品，再加入5.0 mL 硝酸、2.0 mL 30%過氧化氫溶液，輕輕搖勻，待反應(yīng)充分，將消解罐加蓋安裝后按照1.2 程序進(jìn)行微波消解。待消解完畢，冷卻到室溫，緩慢開啟，用少量超純水沖洗內(nèi)蓋，將盛有樣品溶液的聚四氟乙烯微波消解內(nèi)罐置于100 ℃水浴鍋內(nèi)加熱數(shù)分鐘(不得蒸干)，冷卻至室溫后，用超純水過濾并定容至25 mL 容量瓶中，按1.3 儀器條件進(jìn)行測定。同時做試劑空白試驗(yàn)。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

用5%硝酸溶液逐級稀釋19 種元素單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成硼、鋁、鈦、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鍶、鎘、錫、銻、鋇、汞、鉛、鉍的質(zhì)量濃度均分別為0.10，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品處理方法的選擇

目前關(guān)于兒童唇膏類產(chǎn)品中有害元素檢測的樣品處理方法主要有浸提遷移法、濕式消解法、微波消解法和干灰化法等[11]。兒童唇膏類產(chǎn)品基質(zhì)比較復(fù)雜，不僅含有不易消化的棕櫚蠟成分，還可能添加云母、氧化鐵、二氧化鈦等原料，因此樣品處理方法的選擇和優(yōu)化尤為重要。微波消解法屬于高溫高壓全封閉式消解系統(tǒng)，其具有樣品消解完全、無交叉污染或損失、試劑使用量少、對環(huán)境污染小、快速簡便且結(jié)果準(zhǔn)確度高、精密度好等優(yōu)點(diǎn)[13-16]。

考察了微波消解的試劑用量、溫度和時間對消解效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：取樣量為0.5 g 時，硝酸用量為5.0 mL，30 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))過氧化氫溶液用量為2.0 mL，在1.2 微波消解條件下，樣品消解完全，測定結(jié)果的重復(fù)性好，加標(biāo)回收率較高。

2.2 元素分析譜線

ICP 光源的干擾效應(yīng)主要有電離干擾、光譜干擾、物理干擾、激發(fā)干擾和化學(xué)干擾，其中光譜干擾在復(fù)雜基體存在時較為嚴(yán)重[17-18]。ICP-AES 法同時進(jìn)行多元素含量的測定時，對元素分析譜線的選擇非常關(guān)鍵。考察比對了各元素分析譜線的靈敏度和信噪比、線性范圍、共存元素的干擾、峰形譜圖等因素，選擇靈敏度高、精密度好、光譜干擾少的譜線作為分析線，最后確定了19 種待測元素的分析譜線(見表2)。

2.3 等離子體射頻功率

等離子體射頻功率影響等離子體的發(fā)射強(qiáng)度及電子密度的分布，是ICP-AES 分析中重要的工作條件之一，它直接影響分析線的信噪比和檢出限[19-20]?？疾炝说入x子體射頻功率在0.95～1.30 kW 的范圍對19 種元素的響應(yīng)值和信噪比的影響。結(jié)果表明：隨著射頻功率的增加，各元素的光譜強(qiáng)度逐漸增大，靈敏度較好；同時在較低的射頻功率時能得到較好的信噪比和檢出限。等離子體射頻功率為1.20 kW 時，19 種元素光譜強(qiáng)度的靈敏度和信噪比較好，因此比抓選擇等離子體射頻功率為1.20 kW。

2.4 霧化氣流量和蠕動泵轉(zhuǎn)速

霧化氣流量和蠕動泵轉(zhuǎn)速主要影響樣品溶液的霧化效果，其與目標(biāo)元素的檢測結(jié)果有著復(fù)雜的關(guān)系，一般只能通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行比較選擇[21]。當(dāng)霧化氣流量和蠕動泵轉(zhuǎn)速太大時，會對測試結(jié)果的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；當(dāng)霧化氣流量和蠕動泵轉(zhuǎn)速太小時，會對試驗(yàn)的靈敏度產(chǎn)生影響，而且樣品間可能存在進(jìn)樣交叉污染?？疾祆F化氣流量為0.50～1.50 L/min、蠕動泵轉(zhuǎn)速為5～80 r/min 時19 種元素光譜強(qiáng)度的靈敏度和穩(wěn)定性，當(dāng)霧化氣流量為0.70 L/min，蠕動泵轉(zhuǎn)速分別為12 r/min (分析)和80 r/min (清洗)時，19 種元素光譜強(qiáng)度的靈敏度和穩(wěn)定性較好。因此選擇霧化氣流量為0.70 L/min，蠕動泵轉(zhuǎn)速為12 r/min (分析)和80 r/min (清洗)。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按照1.3 儀器工作條件，對19 種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以目標(biāo)元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、對應(yīng)的光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線[22]。

根據(jù)IUPAC 的規(guī)定和有關(guān)建議[23-26]，在1.3 儀器工作條件下，連續(xù)測定空白試驗(yàn)溶液11 次，以空白試驗(yàn)溶液測定結(jié)果的3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的濃度為各元素的檢出限。

19 種元素的線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限見表3。由表3 可知，19 種元素的質(zhì)量濃度在0.10～5.00 mg/L 范圍內(nèi)與對應(yīng)的信號強(qiáng)度線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均大于0.999。19 種元素的檢出限為0.12～22.80 μg/L。

表3 19 種元素的線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.6 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)方法對兒童潤唇膏進(jìn)行樣品分析，同時進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，計算加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表4。由表4 可知，19 種元素的平均回收率為80.9%～96.4%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.38%～4.89%(n=6)，說明該方法準(zhǔn)確度較高、精密度較好。

表4 樣品加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

3 結(jié)語

建立ICP-AES 法同時測定兒童唇膏產(chǎn)品中19種有害元素含量的方法，采用微波消解法前處理樣品，優(yōu)化了儀器工作條件。該方法線性關(guān)系良好、準(zhǔn)確度較高、精密度較好，簡便快捷，適用于實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)確、高效的產(chǎn)品質(zhì)量分析測試。