石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中鉛含量的不確定度分析及其應(yīng)用探討

＊吳絨 洪海 鐘泳琪 劉鈺泉 張電光 梁旭霞

（廣東省生物制品與藥物研究所 廣東 510440）

鉛等重金屬可能通過原料、生產(chǎn)及包裝過程不可避免的帶入化妝品中，也有為了達(dá)到祛斑美白功效刻意添加的，長期使用鉛等重金屬超標(biāo)的化妝品會對人體產(chǎn)生一定的危害，在2021年國家化妝品監(jiān)督抽檢工作中，就有某泥膜以及某爽身粉含鉛的檢驗(yàn)結(jié)果超過《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的限值（Pb：10mg/kg），詳見國家藥監(jiān)局關(guān)于2批次化妝品檢出禁用原料的通告（2021年第100號）。因此需要關(guān)注鉛等金屬成分在日?；瘖y品中的含量，并對它們進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)JJF 1135-2005《化學(xué)分析測量不確定度評定》和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中的有關(guān)規(guī)定，采用石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中的鉛，同時(shí)評定其不確定度的來源。

1.實(shí)驗(yàn)部分

(1)標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液的配制

將麥克林批號為C10044818的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL in 1mol/L HNO3），按1:100比例稀釋，再以1:100比例稀釋，最終稀釋到0.100μg/mL，溶液介質(zhì)為5%（V/V）硝酸。再用經(jīng)過泡酸并清洗干凈的10.00mL的分度吸量管分別吸取0.00mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL，10.00mL的0.100μg/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液于50.0mL容量瓶中，搖勻定容，定容介質(zhì)1%（V/V）硝酸，制備的鉛標(biāo)準(zhǔn)工作液的濃度為：每毫升介質(zhì)中含2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng的鉛，臨用臨配。

(2)供測試樣液的制備和測量

按照引用規(guī)范規(guī)定的微波消解法進(jìn)行樣品前處理，選用10mL具塞比色管定容，1%（V/V）硝酸定容，將待測元素的鉛標(biāo)準(zhǔn)系列工作液分別注入德國耶拿ZEEnit 650P高級石墨爐原子吸收光譜儀中在選定的實(shí)驗(yàn)條件下分別測其吸光度值。將上述方法制備供試品溶液及試劑空白樣品，平行測定2次。

(3)儀器設(shè)備

德國耶拿ZEEnit 650P高級石墨爐原子吸收光譜儀，微波消解儀CEM-MARS6，電熱消解儀EHD-24，華志電子天平（PTX-FA210S），RephiLe PURIST超純水系統(tǒng)。

(4)分析不確定度來源和建立測量模型

按照《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）第四章1.3第一法：石墨爐原子吸收分光光度法來測定化妝品中的鉛，測定流程為稱量-微波消解-定容-AAS測定（同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)系列配制及AAS校準(zhǔn)）-測定結(jié)果。待測樣品按上述樣品前處理過程消解完全后建立測量模型，消化后待測化妝品供試樣液體中鉛的濃度用C表示，測量模型如下：

式中，Y—吸光度值（A）；C—消化液中鉛含量（μg/L）；B—截距；A—斜率。

本實(shí)驗(yàn)室引用的規(guī)范中化妝品中鉛含量的分析測定結(jié)果表述為每千克化妝品中的鉛含量，因此計(jì)算公式如下：

式中，V—定容體積（mL）；M—樣品質(zhì)量（g）；d—稀釋系數(shù)。

圖1為本次測定過程可能引入的不確定來源魚刺圖，可以看出由于化妝品樣品的基體復(fù)雜、前處理過程可能引入污染、樣品未消化完全、不同的化妝品基體會影響結(jié)果的重復(fù)性，加以考慮后，測量模型中需加入修正因子，則測量模型擴(kuò)大為：

圖1 考慮不確定來源后的魚刺圖

2.結(jié)果與討論

(1)稀釋系數(shù)d所帶來的不確定度u(d)

在本次實(shí)驗(yàn)室過程中，待測樣液沒有進(jìn)行進(jìn)一步稀釋，因此稀釋系數(shù)為1。

(2)上機(jī)待測樣液中鉛含量的不確定度u(C0)

鉛標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液質(zhì)量濃度為每毫升含2ng、4ng、2ng、2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng鉛。校準(zhǔn)曲線的擬合一般采用線性最小二乘法，這一方法的使用通常需要的前提是假定橫坐標(biāo)量的不確定度遠(yuǎn)小于縱坐標(biāo)量的不確定度的基礎(chǔ)上，因此所測得的待測液樣品質(zhì)量濃度C樣品和樣品空白樣質(zhì)量濃度的C空白不確定度計(jì)算僅與吸光度不確定度有關(guān)。

鉛標(biāo)準(zhǔn)系列工作液在選定的實(shí)驗(yàn)條件下吸光度的2次測定結(jié)果如表1所示。

表1 對標(biāo)準(zhǔn)系列工作液吸光度值進(jìn)行2次測定的結(jié)果

測定儀器根據(jù)測定結(jié)果采用最小二乘法自動擬合線性方程為Y=0.00198+0.00346×C，相關(guān)系數(shù)r=0.999，斜率A=0.00346，截距B=0.00198，則根據(jù)貝塞爾公式擬合直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差即殘差標(biāo)準(zhǔn)差見公式（4）：

從標(biāo)準(zhǔn)曲線求待測樣液中鉛含量時(shí)引入的相對的不確定度即標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合產(chǎn)生的不確定度通過公式（6）計(jì)算。按照引用準(zhǔn)則對待上機(jī)測定的樣品溶液平行測量兩次，兩次測定的平均吸光度值為0.02836，由線性方程求得待測樣品溶液中鉛含量為C供試樣液=9.71μg/L。2個樣品空白濃度C空白為-0.3667ug/L （吸光度值為0.00082），將上述數(shù)據(jù)帶入公式（6）可得：

式中，P—被測試樣平行測量次數(shù)（mL），2；n—擬合直線的數(shù)據(jù)對總數(shù)，14；C供試樣液—一個試樣平行測量P次的質(zhì)量濃度平均值，9.71μg/L；C—本次實(shí)驗(yàn)7個標(biāo)準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度的均值，8.86μg/L。

(3)f重復(fù)性所帶來的不確定度u(f重復(fù)性)

對7個平行樣品進(jìn)行測量獲得，測定結(jié)果見表2，其相對偏差為0.0193mg/kg，相對不確定度urel(f重復(fù)性)=0.0791。

表2 某化妝品樣品中鉛的含量重復(fù)測定結(jié)果

(4)定容體積V0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)

10mL具塞比色管的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度有三個方面一是允許誤差u(VA)，二是溫度變化產(chǎn)生誤差u(VC)，三是充液重復(fù)性誤差u(VB)，其中u(VB)已在u(f重復(fù)性)中統(tǒng)一考慮已體現(xiàn)。

(5)樣品質(zhì)量M的不確定度u(M)

在對樣品稱量過程中引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M)主要指天平的不確定度u(M1)，根據(jù)引用準(zhǔn)則此類誤差屬于B類不確定度。

(6)合成不確定度Uc(C)

假定沒有稀釋，則化妝品中鉛的含量為：

單個測定估值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度具體數(shù)值見表3，將以上數(shù)據(jù)代入公式可求得：

表3 各分量的不確定度匯總表

為了計(jì)算上式的合成不確定度，將標(biāo)準(zhǔn)不確定度的每個分量代入下式：

擴(kuò)展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子κ得到。κ一般取2，帶入公式得：

根據(jù)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）標(biāo)準(zhǔn)測量某化妝品中鉛的含量為：（0.267±0.0236）mg/kg；κ=2。

(7)不確定度組成分量以及控制方法

由各分量的不確定度匯總表可以看出，不確定的主要分量顯然是消化后供試樣液中鉛含量的不確定，其次為重復(fù)性測量引入的不確定度，其余均可忽略不計(jì)。重復(fù)條件下對待測樣品進(jìn)行多次獨(dú)立測定引入的不確定，一般都是由于測量裝置不完善、環(huán)境條件的改變，以及人員等各方面因素影響產(chǎn)生的測定誤差屬于隨機(jī)誤差具有抵償性，可通過多次測量取平均值來減少隨機(jī)誤差對測量值的影響。因此實(shí)際的檢驗(yàn)檢測過程中，我們更需關(guān)注的是對按規(guī)范要求消解完全后的供試樣液中鉛含量進(jìn)行測量時(shí)引入的不確定，需要提高檢測人員的實(shí)際操作技能不斷進(jìn)行培訓(xùn)考核。

3.結(jié)論與討論

評定結(jié)果表明：在對整個不確定度評估來源量化過程中，不是所有的不確定分量都會對合成不確定有明顯的貢獻(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)中不確定度各分量占比為u(C0)＞u(f重復(fù)性)＞u(V)＞u(M)，重復(fù)性測量引入的不確定可通過多次測量取平均值來減少隨機(jī)誤差對測量值的影響，稱量及定容引起的不確定均可忽略不計(jì)。因此按照規(guī)范要求采用石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中鉛含量的實(shí)際的檢驗(yàn)檢測過程中，要特別注意微波消解后供測試樣中鉛測定引入的不確定分量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制影響較大的不確定度的因素，并提高檢測人員的素養(yǎng)，以此提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本測量不確定度的評定方法可用于化妝品中鉛測定結(jié)果的評價(jià)，為測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度提供依據(jù)。