电感耦合等离子体质谱仪在测定牙膏中铁铜砷镉铅等元...
电感耦合等离子体质谱仪在测定牙膏中铁铜砷镉铅等元素含量的应用
牙膏是一种常用清洁牙齿、保护口腔的卫生用品。随着科技的发展，牙膏的功效也逐渐增多。与此同时，牙膏中添加剂的种类也越来越多。在生产过程中，不可避免地引入多种元素。过多的摄入这些元素，可能会导致疾病的发生。比如铅，长期沉积在人体内，会导致神经系统和造血功能紊乱，影响人体的新陈代谢及智力发育。因此，对牙膏中元素含量的检测，显得尤为重要。
本文参考国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《GB/T 38789-2020 口腔清洁用品 牙膏中10种元素含量的测定
电感耦合等离子体质谱法》，采用6mLHNO3＋2mLHF对市面上所售的某品牌牙膏进行微波消解，选取Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及样品基体所带来的影响和波动。利用ICP-MS
2000E进行测定，结果表明，该方法能够快速、准确地分析牙膏中多种元素的含量。
1.仪器
ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪（如图1），采用PRC碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰。
图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图
2.测试原理
样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应（每秒离子计数cps（counts
per second）），利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。
3.实验部分
3.1 实验所用设备及试剂
ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)；
微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)；
实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm， 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
氢氟酸（质量比为40%，G.R，国药集团）；
元素标准溶液(10µg/mL，Inorganic Ventures，美国)；
氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。
He/H2 混合气（其中H2为7.13%mol/mol，上海伟创）。
3.2 样品前处理
准确称取0.25g牙膏样品（精确至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，加入6mLHNO3及2mLHF后混匀，预反应15分钟后，盖上消解盖，置于微波消解仪中进行消解，同时做试样空白。微波工作条件如表1。待消解完成、冷却后，打开消解罐，在赶酸仪上进行赶酸1h，温度为120℃。赶酸完成后取下冷却至室温，将消解液转移至100mL的容量瓶中，同时用超纯水冲洗微波消解盖及消解罐至少三次，洗涤液一并转移至容量瓶中，同时加入Rh、In、Re的混合内标，用超纯水定容至刻度并摇匀，定容后的内标浓度为10μg/L。
表1. 微波消解仪工作参数
| 步骤 | 温度/℃ | 压力/atm | 保持时间/min |
| 1 | 130 | 15 | 10 |
| 2 | 165 | 20 | 5 |
| 3 | 180 | 25 | 30 |
3.3 标准溶液配制
配制不同浓度梯度Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、As、Se、Cd、Hg、Pb多元素混合标准溶液，于一系列100mL的容量瓶中，加入Rh、In、Re的混合内标，用1%硝酸定容至刻度并摇匀，最终内标浓度为10μg/L，如表2。
表2. 各元素标准溶液浓度（µg/L）
| 元素 | 标液1 | 标液2 | 标液3 | 标液4 | 标液5 | 标液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仪器参数的设定
采用10μg/L Li、Co、In、Ce 、U调谐液对仪器进行优化,参数如表3。
表3. 仪器工作参数
| 仪器参数 | 工作条件 | 仪器参数 | 工作条件 |
| RF电源功率 | 1300W | 等离子气 | 13L/min |
| 辅助气 | 1.06 L/min | 载 气 | 1.2L/min |
| 采样深度 | 16 | 扫描方式 | 跳 峰 |
| He/H2 混合气 | 4.8mL/min | 重复次数 | 3次 |
3.5 实验数据
待仪器热机完成后，在He/H2碰撞反应模式下对试样空白进行平行测定7次，计算其方法检出限；同时对样品进行加标，计算其加标回收率，详见表4。
表4. 方法检出限及加标回收率
| 元素 | 同位素 | 检出限 μg/L |
测定值 μg/L |
样品值 mg/kg |
加标量 μg/L |
加标回收率（%） |
| 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. 结论
利用微波消解法，采用HNO3－HF体系对样品进行前处理，以Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移和基体的影响，使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS
2000E测定了某品牌牙膏中10种元素含量。实验数据表明，该方法检出限在0.023μg/L~2.33μg/L之间，加标回收率为85%~119.5%，结果表明该方法可以满足牙膏样品中的元素含量检测的要求。
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