石墨炉原子吸收分光光度法测定化妆品中铅含量的不确定度分析及其应用探讨

＊吴绒 洪海 钟泳琪 刘钰泉 张电光 梁旭霞

（广东省生物制品与药物研究所 广东 510440）

铅等重金属可能通过原料、生产及包装过程不可避免的带入化妆品中，也有为了达到祛斑美白功效刻意添加的，长期使用铅等重金属超标的化妆品会对人体产生一定的危害，在2021年国家化妆品监督抽检工作中，就有某泥膜以及某爽身粉含铅的检验结果超过《化妆品安全技术规范》中规定的限值（Pb：10mg/kg），详见国家药监局关于2批次化妆品检出禁用原料的通告（2021年第100号）。因此需要关注铅等金属成分在日常化妆品中的含量，并对它们进行准确的测量。本实验根据JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的有关规定，采用石墨炉原子吸收分光光度法测定化妆品中的铅，同时评定其不确定度的来源。

1.实验部分

(1)标准工作系列溶液的配制

将麦克林批号为C10044818的铅标准溶液（1000μg/mL in 1mol/L HNO3），按1:100比例稀释，再以1:100比例稀释，最终稀释到0.100μg/mL，溶液介质为5%（V/V）硝酸。再用经过泡酸并清洗干净的10.00mL的分度吸量管分别吸取0.00mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL，10.00mL的0.100μg/mL铅标准储备液于50.0mL容量瓶中，摇匀定容，定容介质1%（V/V）硝酸，制备的铅标准工作液的浓度为：每毫升介质中含2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng的铅，临用临配。

(2)供测试样液的制备和测量

按照引用规范规定的微波消解法进行样品前处理，选用10mL具塞比色管定容，1%（V/V）硝酸定容，将待测元素的铅标准系列工作液分别注入德国耶拿ZEEnit 650P高级石墨炉原子吸收光谱仪中在选定的实验条件下分别测其吸光度值。将上述方法制备供试品溶液及试剂空白样品，平行测定2次。

(3)仪器设备

德国耶拿ZEEnit 650P高级石墨炉原子吸收光谱仪，微波消解仪CEM-MARS6，电热消解仪EHD-24，华志电子天平（PTX-FA210S），RephiLe PURIST超纯水系统。

(4)分析不确定度来源和建立测量模型

按照《化妆品安全技术规范》（2015年版）第四章1.3第一法：石墨炉原子吸收分光光度法来测定化妆品中的铅，测定流程为称量-微波消解-定容-AAS测定（同时标准系列配制及AAS校准）-测定结果。待测样品按上述样品前处理过程消解完全后建立测量模型，消化后待测化妆品供试样液体中铅的浓度用C表示，测量模型如下：

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

本实验室引用的规范中化妆品中铅含量的分析测定结果表述为每千克化妆品中的铅含量，因此计算公式如下：

式中，V—定容体积（mL）；M—样品质量（g）；d—稀释系数。

图1为本次测定过程可能引入的不确定来源鱼刺图，可以看出由于化妆品样品的基体复杂、前处理过程可能引入污染、样品未消化完全、不同的化妆品基体会影响结果的重复性，加以考虑后，测量模型中需加入修正因子，则测量模型扩大为：

图1 考虑不确定来源后的鱼刺图

2.结果与讨论

(1)稀释系数d所带来的不确定度u(d)

在本次实验室过程中，待测样液没有进行进一步稀释，因此稀释系数为1。

(2)上机待测样液中铅含量的不确定度u(C0)

铅标准系列工作溶液质量浓度为每毫升含2ng、4ng、2ng、2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng铅。校准曲线的拟合一般采用线性最小二乘法，这一方法的使用通常需要的前提是假定横坐标量的不确定度远小于纵坐标量的不确定度的基础上，因此所测得的待测液样品质量浓度C样品和样品空白样质量浓度的C空白不确定度计算仅与吸光度不确定度有关。

铅标准系列工作液在选定的实验条件下吸光度的2次测定结果如表1所示。

表1 对标准系列工作液吸光度值进行2次测定的结果

测定仪器根据测定结果采用最小二乘法自动拟合线性方程为Y=0.00198+0.00346×C，相关系数r=0.999，斜率A=0.00346，截距B=0.00198，则根据贝塞尔公式拟合直线的标准偏差即残差标准差见公式（4）：

从标准曲线求待测样液中铅含量时引入的相对的不确定度即标准曲线拟合产生的不确定度通过公式（6）计算。按照引用准则对待上机测定的样品溶液平行测量两次，两次测定的平均吸光度值为0.02836，由线性方程求得待测样品溶液中铅含量为C供试样液=9.71μg/L。2个样品空白浓度C空白为-0.3667ug/L （吸光度值为0.00082），将上述数据带入公式（6）可得：

式中，P—被测试样平行测量次数（mL），2；n—拟合直线的数据对总数，14；C供试样液—一个试样平行测量P次的质量浓度平均值，9.71μg/L；C—本次实验7个标准工作溶液质量浓度的均值，8.86μg/L。

(3)f重复性所带来的不确定度u(f重复性)

对7个平行样品进行测量获得，测定结果见表2，其相对偏差为0.0193mg/kg，相对不确定度urel(f重复性)=0.0791。

表2 某化妆品样品中铅的含量重复测定结果

(4)定容体积V0的标准不确定度u(V)

10mL具塞比色管的相对标准不确定度有三个方面一是允许误差u(VA)，二是温度变化产生误差u(VC)，三是充液重复性误差u(VB)，其中u(VB)已在u(f重复性)中统一考虑已体现。

(5)样品质量M的不确定度u(M)

在对样品称量过程中引入的标准不确定度u(M)主要指天平的不确定度u(M1)，根据引用准则此类误差属于B类不确定度。

(6)合成不确定度Uc(C)

假定没有稀释，则化妆品中铅的含量为：

单个测定估值和标准不确定度具体数值见表3，将以上数据代入公式可求得：

表3 各分量的不确定度汇总表

为了计算上式的合成不确定度，将标准不确定度的每个分量代入下式：

扩展不确定度由合成标准不确定度乘以包含因子κ得到。κ一般取2，带入公式得：

根据《化妆品安全技术规范》（2015年版）标准测量某化妆品中铅的含量为：（0.267±0.0236）mg/kg；κ=2。

(7)不确定度组成分量以及控制方法

由各分量的不确定度汇总表可以看出，不确定的主要分量显然是消化后供试样液中铅含量的不确定，其次为重复性测量引入的不确定度，其余均可忽略不计。重复条件下对待测样品进行多次独立测定引入的不确定，一般都是由于测量装置不完善、环境条件的改变，以及人员等各方面因素影响产生的测定误差属于随机误差具有抵偿性，可通过多次测量取平均值来减少随机误差对测量值的影响。因此实际的检验检测过程中，我们更需关注的是对按规范要求消解完全后的供试样液中铅含量进行测量时引入的不确定，需要提高检测人员的实际操作技能不断进行培训考核。

3.结论与讨论

评定结果表明：在对整个不确定度评估来源量化过程中，不是所有的不确定分量都会对合成不确定有明显的贡献，本实验中不确定度各分量占比为u(C0)＞u(f重复性)＞u(V)＞u(M)，重复性测量引入的不确定可通过多次测量取平均值来减少随机误差对测量值的影响，称量及定容引起的不确定均可忽略不计。因此按照规范要求采用石墨炉原子吸收分光光度法测定化妆品中铅含量的实际的检验检测过程中，要特别注意微波消解后供测试样中铅测定引入的不确定分量，及时发现和控制影响较大的不确定度的因素，并提高检测人员的素养，以此提高检测数据的准确性。本测量不确定度的评定方法可用于化妆品中铅测定结果的评价，为测定结果的准确性和可信度提供依据。