微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定儿童唇膏产品中19 种有害元素

2022-09-06杨建英黄让明

化学分析计量 2022年8期

杨建英，黄让明

(广东省汕头市质量计量监督检测所，广东汕头 515041)

唇膏产品指以油、脂、蜡和色素为主要原料，经加热混合、成型等工艺制成的护唇用品[1-2]，包括唇膏/口红和润唇膏等产品。儿童在参加各种表演活动时多会使用唇膏产品，而在秋冬寒冷干燥季节不少家长也会为小孩涂抹润唇产品，目前市场上儿童唇膏产品的种类日趋增多。唇膏经常会随着食物一起摄入体内[3-4]，如果儿童摄入含有毒有害元素的唇膏产品，其中重金属等有害元素会在体内产生蓄积作用，对儿童的身体发育产生不良影响，严重时会直接损伤器官、危害健康[5-8]。

有害元素的分析测定方法常见有理化比色法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法等[9-11]。目前国内外对儿童产品中有害元素的相关规定和要求差别较大，而且检测分析方法不统一[11-12]。目前同时测定儿童唇膏产品中硼、铝、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、镉、锡、锑、钡、汞、铅和铋19 种有害元素的方法未见报道。

笔者以微波消解法处理样品，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定儿童唇膏产品中硼、铝、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、镉、锡、锑、钡、汞、铅和铋19 种有害元素的含量，该方法线性关系良好、准确度较高、精密度较好，简便、快捷、实用。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)仪：Agilent 5800 型，美国安捷伦科技有限公司。

微波消解仪：ETHOS A 型，意大利Milestone 公司。

超纯水器：Advantage A10 型，美国默克密理博公司。

电子天平：BSA224S 型，感量为0.1 mg，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。

硼、铝、钛、硒、锶、锡、锑、钡、铋单元素溶液标准物质：质量浓度均为100 μg/mL，标准物质编号分别为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，中国计量科学研究院。

铬、锰、钴、镍、铜、锌、砷、镉、汞、铅单元素溶液标准物质：质量浓度均为1 000 μg/mL，标准物质编号分别为GBW08614、GBW(E)080157、GBW08613、GBW08618、GBW08615、GBW08620、GBW08611、GBW08612、GBW08617、GBW08619，中国计量科学研究院。

硝酸：优级纯。

过氧化氢溶液：30%(质量分数)，优级纯。

实验用水为超纯水。

1.2 微波消解程序

微波消解程序参数见表1。

表1 微波消解程序

1.3 ICP-AES 仪工作条件

射频(RF)功率：1.20 kW ；等离子体气流量：12.00 L/min；雾化气流量：0.70 L/min；辅助气流量：1.00 L/min；蠕动泵转速：12 r/min(分析)，80 r/min(清洗)；稳定时间：15 s；读取时间：5 s；观察方式：轴向；19 种元素的分析谱线见表2。

表2 19 种元素的分析谱线

1.4 样品处理

称取样品约0.5 g (精确到0.000 1 g)，置于聚四氟乙烯微波消解罐内，加入1.0 mL 水润湿浸泡样品，再加入5.0 mL 硝酸、2.0 mL 30%过氧化氢溶液，轻轻摇匀，待反应充分，将消解罐加盖安装后按照1.2 程序进行微波消解。待消解完毕，冷却到室温，缓慢开启，用少量超纯水冲洗内盖，将盛有样品溶液的聚四氟乙烯微波消解内罐置于100 ℃水浴锅内加热数分钟(不得蒸干)，冷却至室温后，用超纯水过滤并定容至25 mL 容量瓶中，按1.3 仪器条件进行测定。同时做试剂空白试验。

1.5 标准工作溶液的配制

用5%硝酸溶液逐级稀释19 种元素单元素标准溶液，配制成硼、铝、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、镉、锡、锑、钡、汞、铅、铋的质量浓度均分别为0.10，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L 的系列混合标准工作溶液。

2 结果与讨论

2.1 样品处理方法的选择

目前关于儿童唇膏类产品中有害元素检测的样品处理方法主要有浸提迁移法、湿式消解法、微波消解法和干灰化法等[11]。儿童唇膏类产品基质比较复杂，不仅含有不易消化的棕榈蜡成分，还可能添加云母、氧化铁、二氧化钛等原料，因此样品处理方法的选择和优化尤为重要。微波消解法属于高温高压全封闭式消解系统，其具有样品消解完全、无交叉污染或损失、试剂使用量少、对环境污染小、快速简便且结果准确度高、精密度好等优点[13-16]。

考察了微波消解的试剂用量、温度和时间对消解效果的影响。试验结果表明：取样量为0.5 g 时，硝酸用量为5.0 mL，30 %(质量分数)过氧化氢溶液用量为2.0 mL，在1.2 微波消解条件下，样品消解完全，测定结果的重复性好，加标回收率较高。

2.2 元素分析谱线

ICP 光源的干扰效应主要有电离干扰、光谱干扰、物理干扰、激发干扰和化学干扰，其中光谱干扰在复杂基体存在时较为严重[17-18]。ICP-AES 法同时进行多元素含量的测定时，对元素分析谱线的选择非常关键。考察比对了各元素分析谱线的灵敏度和信噪比、线性范围、共存元素的干扰、峰形谱图等因素，选择灵敏度高、精密度好、光谱干扰少的谱线作为分析线，最后确定了19 种待测元素的分析谱线(见表2)。

2.3 等离子体射频功率

等离子体射频功率影响等离子体的发射强度及电子密度的分布，是ICP-AES 分析中重要的工作条件之一，它直接影响分析线的信噪比和检出限[19-20]。考察了等离子体射频功率在0.95～1.30 kW 的范围对19 种元素的响应值和信噪比的影响。结果表明：随着射频功率的增加，各元素的光谱强度逐渐增大，灵敏度较好；同时在较低的射频功率时能得到较好的信噪比和检出限。等离子体射频功率为1.20 kW 时，19 种元素光谱强度的灵敏度和信噪比较好，因此比抓选择等离子体射频功率为1.20 kW。

2.4 雾化气流量和蠕动泵转速

雾化气流量和蠕动泵转速主要影响样品溶液的雾化效果，其与目标元素的检测结果有着复杂的关系，一般只能通过试验的方法进行比较选择[21]。当雾化气流量和蠕动泵转速太大时，会对测试结果的稳定性产生影响；当雾化气流量和蠕动泵转速太小时，会对试验的灵敏度产生影响，而且样品间可能存在进样交叉污染。考察雾化气流量为0.50～1.50 L/min、蠕动泵转速为5～80 r/min 时19 种元素光谱强度的灵敏度和稳定性，当雾化气流量为0.70 L/min，蠕动泵转速分别为12 r/min (分析)和80 r/min (清洗)时，19 种元素光谱强度的灵敏度和稳定性较好。因此选择雾化气流量为0.70 L/min，蠕动泵转速为12 r/min (分析)和80 r/min (清洗)。