石墨炉原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中可迁移重金属铅

徐亚民　刘阳　魏天柱　王鹏

摘要：提出采用石墨炉原子吸收光谱法测定塑料食品接触材料中可迁移重金属铅，研究评价该方法。结果表明：采用石墨炉原子吸收法测定塑料食品包装材料可迁移铅含量具有良好的精密度（RSD<5%），回收率在92.75%～96.62%之间，检出限为0.913 μg/L。石墨炉原子吸收光谱法与国家标准中的比色法相比，具有准确度高和数据直观等优点。

关键词：石墨炉原子吸收光谱法；塑料食品包装材料；重金属铅

中图分类号：O657.31 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）06-0033-04

塑料食品包装品种多、性能好，其耐化学腐蚀性（耐酸、碱、盐等）和防潮性能等都优于纸制品和金属材料，已被广泛应用于各类食品包装。塑料食品包装中重金属污染主要是铅的污染。目前我国用于塑料食品包装材料重金属检验的方法标准是《食品接触材料及制品 食品模拟物中重金属的测定》（GB 31604.9—2016）。该标准提供的检测方法是直接比色法，其原理为：重金屬铅在酸性溶液（4%乙酸浸泡液）中与硫化钠作用形成黄棕色硫化铅，与铅标准显色溶液标准管相比较，颜色不得更深即表示重金属铅含量符合标准。此方法虽然操作简便，但人为因素大，显色反应灵敏度不高，特异性不强，测定结果不易观察，易对铅含量在标准值附近的样品产生判定误差，影响检测结果的准确性。尤其是实验过程中会产生硫化氢气体，其臭味难闻、有毒，人体吸入可引起急性中毒和慢性人体损害，且硫化氢气体易燃烧，遇热可能产生爆炸。因此，有必要研究一种更为科学、准确、安全的方法来测定塑料食品包装中的可萃取重金属铅。本研究利用石墨炉原子吸收光谱法，确定一种测定塑料食品包装材料中可萃取重金属铅的方法，并达到简化实验过程、提高结果准确性、减少对人员和环境危害的目的。

1 材料与方法

1.1 方法原理

试样经4%乙酸溶液浸泡后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，经电热原子化后吸收283.3 nm共振线，在一定浓度范围其吸收值与铅含量成正比，与标准系列比较、定量，即得出试样中可萃取重金属铅的含量。

石墨炉法的优点之一是对试样的浸泡液不用再处理即可直接进行测定。石墨炉原子吸收光谱法原子化器较小，基态原子在其中停留时间较长（约1 s），且原子蒸气浓度比火焰法要高2个数量级以上，因此具有较高的灵敏度。

1.2 试验仪器

PerkinElmer AA900T型原子吸收分光光度计。

1.3 化学试剂

水：蒸馏水或去离子水；冰乙酸：分析纯，密度为1.05 kg/L；4%（体积百分比）乙酸溶液：取40 mL密度为1.05 kg/L冰乙酸用蒸馏水稀释至1 000 mL，临用前配制；硝酸：优级纯；1 000 μg/mL铅标准溶液：GSB04-1742-2004，唯一标识13C42-1（国家有色金属及电子材料分析测试中心），临用前用0.5 moL/L硝酸溶液逐级稀释配制标准使用液。

1.4 检测步骤

1.4.1 样品处理 根据GB 31604.9—2016 中5.1的方法处理样品，获得试样浸泡液。

1.4.2 标准曲线配制 以50 μg/L铅标准使用液为母液，经仪器自动配制系统配制成浓度为0，10，20，30，40，50 μg/L的标准工作液。

1.4.3 仪器工作条件 波长283.3 nm，狭缝0.7 nm，灯电流7 mA，进样量20 μL，氚灯背景扣除。

1.4.4 计算方法

1） 检出限。

XL=■i+KS；L=（XL-■i）/b=KS/b

式中：L为检出限；K一般为3；S为n次空白值的标准偏差；XL为全试剂空白响应值；■i为测定n次空白溶液的平均值。

2） 精确度。

RSD=（S/■）×100%

式中：RSD为精确度（相对标准偏差）；S为标准偏差；■为n次重复测定结果的算术平均值。

3） 准确度（加标回收率）。

P=（X1-X0）/m×100%

式中：P为加标回收率；X1为加标样液的测定值；X0为未加标样液的测定值；m为加入的标准值。

2 结果与分析

2.1 石墨炉原子化过程条件选择

2.1.1 干燥温度的选择 为防止样品在原子化过程中产生飞溅，需要通过干燥先去除溶剂。干燥温度必须略高于溶剂沸点。本试验溶剂为4%的乙酸，将干燥温度设为130 ℃，采用斜坡方式升温，斜坡时间为15 s，保持时间为30 s。

2.1.2 灰化温度的选择 灰化阶段是在原子化前对样品进行预处理的过程，程序升温是一个重要条件。本试验灰化温度和时间的选择考虑了两方面因素：一是使用足够高的灰化温度和阶梯升温方式，以有利于灰化完全和降低背景吸收；二是使用尽可能低的灰化温度和尽可能短的灰化时间，以保证铅元素不受灰化损失。本试验选择磷酸二氢铵作为基体改进剂，同时固定铅的原子化温度为1 600 ℃，以20 μg/L铅标准使用液测定吸光度随灰化温度的变化（550，650，750，

850，950 ℃）来确定最佳的灰化温度，如图1所示，灰化温度小于和高于850 ℃时吸光值低，所以设定铅的灰化温度为850 ℃。

2.1.3 原子化温度的选择 原子化温度的设定根据元素和化合物的不同特点，选择当吸光值最大时的最低温度。原子吸收信号经过峰值后回到基线的整个时间称为原子化时间，原子化时间在保证完全原子化的前提下越短越好。本试验以20 μg/L铅标准使用液测定吸光度随原子化温度的变化（1 400，1 500，1 600，

1 700，1 800 ℃）来确定最佳原子化温度，如图2所示，原子化温度达到1 600 ℃时吸光度趋于平衡，所以设定铅的最佳原子化温度为1 600 ℃。endprint

2.1.4 基体改进剂的選择 基体改进剂可以提高待测元素对温度的稳定性，提高该元素的灰化温度，同时促进基体成分挥发，有利于除去干扰物，提高检测灵敏度和精密度。常用的基体改进剂有硝酸钯、磷酸二氢铵、硝酸镁等，本试验通过测定发现磷酸二氢铵与硝酸镁联合使用效果较好，所以确定磷酸二氢铵与硝酸镁为检测铅的基体改进剂。

2.1.5 净化 当完成一个样品的测定后，为了减少和避免记忆效应，方便进行下一个样品的分析，需要用比原子化阶段稍高的温度加热石墨炉，以净化处理石墨管。根据上述试验结果，确定石墨炉的最佳工作条件（见表1）。

2.2 工作曲线

根据试验确定的仪器工作条件，准确配制铅标准溶液50 μg/L，由仪器自动稀释得到标准工作液系列，进样量20 μL，测定标准工作液的吸光度，绘制铅标准工作液标准曲线（如图3所示），回归方程为Y=0.002 3 x，R2=0.999 5，线性关系良好。

2.3 检出限

检出限是指分析方法能够检测出被分析物的最低浓度。本试验连续测定4%空白乙酸溶液20次，用3倍空白溶液吸光值的标准偏差除以相应工作曲线的斜率，得出本方法测定铅含量的检出限。

根据表2中空白溶液吸光值，计算方法检出限，结果见表3。由表3可知，本试验测定铅含量的方法检出限为0.913 μg/L。

2.4 精密度（相对标准偏差）和准确度（加标回收率）

精密度是指同一样品各测定值的符合程度，准确度是指测定的平均值与真值相符的程度。本试验以铅含量相当于20，30，40 μg/L的样液分别做7次重复测定，计算精确度和准确度，结果见表4和表5。

由表5可知：采用石墨炉原子吸收光谱法测定塑料食品包装中可迁移铅，具有良好的精密度（RSD<5%），回收率在92.75%～96.62%之间。

3 结语

本研究按照GB 31604.9—2016标准中规定的前处理方法进行空白试验，确定采用石墨炉原子吸收光谱法检测可迁移铅含量的仪器试验条件，经试验验证，石墨炉原子吸收法测定塑料食品包装材料中可迁移铅含量具有良好的精密度（RSD<5%），回收率在92.75%～96.62%之间，检出限为0.913 μg/L。此外，石墨炉原子吸收光谱法与GB 31604.9—2016标准中的比色法相比，具有准确度高和数据直观等优点。

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