電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在測定牙膏中鐵銅砷鎘鉛等元素含量的應(yīng)用

牙膏是一種常用清潔牙齒、保護口腔的衛(wèi)生用品。隨著科技的發(fā)展，牙膏的功效也逐漸增多。與此同時，牙膏中添加劑的種類也越來越多。在生產(chǎn)過程中，不可避免地引入多種元素。過多的攝入這些元素，可能會導(dǎo)致疾病的發(fā)生。比如鉛，長期沉積在人體內(nèi)，會導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)和造血功能紊亂，影響人體的新陳代謝及智力發(fā)育。因此，對牙膏中元素含量的檢測，顯得尤為重要。
本文參考國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會發(fā)布的《GB/T 38789-2020 口腔清潔用品 牙膏中10種元素含量的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，采用6mLHNO3＋2mLHF對市面上所售的某品牌牙膏進行微波消解，選取Rh、In、Re作內(nèi)標，校正儀器漂移及樣品基體所帶來的影響和波動。利用ICP-MS 2000E進行測定，結(jié)果表明，該方法能夠快速、準確地分析牙膏中多種元素的含量。

1.儀器
ICP-MS 2000E是江蘇天瑞儀器股份有限公司自主研發(fā)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（如圖1），采用PRC碰撞反應(yīng)池技術(shù)，有效消除多原子離子干擾。
2.測試原理
樣品經(jīng)微波消解處理，通過霧化器霧化后送入高溫等離子體中，干燥、原子化、電離，元素離子經(jīng)接口室進入質(zhì)譜儀，通過離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及檢測器，檢測器對相應(yīng)元素離子做出響應(yīng)（每秒離子計數(shù)cps（counts per second）），利用響應(yīng)強度與待測元素離子濃度成正比關(guān)系進行定量分析。


3.實驗部分
3.1 實驗所用設(shè)備及試劑
ICP-MS 2000E(帶碰撞反應(yīng)池，江蘇天瑞儀器股份有限公司)；
微波消解儀(WX-8000，上海屹堯)；
實驗所用超純水(電阻率達18.25MΩ·cm， 默克密理博，德國）；
硝酸（質(zhì)量比為65%,G.R，薩勞，西班牙）；
氫氟酸（質(zhì)量比為40%，G.R，國藥集團）；
元素標準溶液(10µg/mL，Inorganic Ventures，美國)；
氬氣（純度99.999% ，Air Products，美國）。
He/H2 混合氣（其中H2為7.13%mol/mol，上海偉創(chuàng)）。
3.2 樣品前處理
準確稱取0.25g牙膏樣品（精確至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，加入6mLHNO3及2mLHF后混勻，預(yù)反應(yīng)15分鐘后，蓋上消解蓋，置于微波消解儀中進行消解，同時做試樣空白。微波工作條件如表1。待消解完成、冷卻后，打開消解罐，在趕酸儀上進行趕酸1h，溫度為120℃。趕酸完成后取下冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至100mL的容量瓶中，同時用超純水沖洗微波消解蓋及消解罐至少三次，洗滌液一并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，同時加入Rh、In、Re的混合內(nèi)標，用超純水定容至刻度并搖勻，定容后的內(nèi)標濃度為10μg/L。

表1. 微波消解儀工作參數(shù)

步驟	溫度/℃	壓力/atm	保持時間/min
1	130	15	10
2	165	20	5
3	180	25	30

3.3 標準溶液配制
配制不同濃度梯度Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、As、Se、Cd、Hg、Pb多元素混合標準溶液，于一系列100mL的容量瓶中，加入Rh、In、Re的混合內(nèi)標，用1%硝酸定容至刻度并搖勻，最終內(nèi)標濃度為10μg/L，如表2。

表2. 各元素標準溶液濃度（µg/L）
               

元素	標液1	標液2	標液3	標液4	標液5	標液6
Cr、Fe、Cu、As、Se、Cd、Pb	0.5	1	2	5	10	20
Ti	1	5	10	20	50	100
Mn	1	2	5	10	20	50
Hg	0.2	0.5	1	2	3	5

3.4儀器參數(shù)的設(shè)定
采用10μg/L Li、Co、In、Ce 、U調(diào)諧液對儀器進行優(yōu)化,參數(shù)如表3。
表3. 儀器工作參數(shù)

儀器參數(shù)	工作條件	儀器參數(shù)	工作條件
RF電源功率	1300W	等離子氣	13L/min
輔助氣	1.06 L/min	載  氣	1.2L/min
采樣深度	16	掃描方式	跳 峰
He/H2 混合氣	4.8mL/min	重復(fù)次數(shù)	3次

3.5 實驗數(shù)據(jù)
待儀器熱機完成后，在He/H2碰撞反應(yīng)模式下對試樣空白進行平行測定7次，計算其方法檢出限；同時對樣品進行加標，計算其加標回收率，詳見表4。

表4. 方法檢出限及加標回收率

元素	同位素	檢出限 μg/L	測定值 μg/L	樣品值 mg/kg	加標量 μg/L	加標回收率（%）
Ti	47	0.90	44.01	2852.91	50.0	100.6
Cr	52	0.075	0.52	0.57	1.0	104.6
Mn	55	0.11	0.17	0.21	1.0	119.2
Fe	56	2.33	11.25	18.31	20.0	99.8
Cu	63	0.067	0.22	0.28	1.0	119.5
As	75	0.85	<0.85	ND	1.0	85.0
Se	82	0.29	<0.29	ND	1.0	106.7
Cd	111	0.04	<0.04	ND	1.0	101.8
Hg	202	0.023	<0.023	ND	0.5	95.8
Pb	208	0.023	0.086	0.11	1.0	101.5

4. 結(jié)論
利用微波消解法，采用HNO3－HF體系對樣品進行前處理，以Rh、In、Re作內(nèi)標，校正儀器漂移和基體的影響，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS 2000E測定了某品牌牙膏中10種元素含量。實驗數(shù)據(jù)表明，該方法檢出限在0.023μg/L~2.33μg/L之間，加標回收率為85%~119.5%，結(jié)果表明該方法可以滿足牙膏樣品中的元素含量檢測的要求。