原子熒光法測(cè)定化妝品中砷的不確定度評(píng)定

曹菲斐，石興紅，龐學(xué)斌，程如霧，邱穎姮，鄔曉鷗

(深圳市藥品檢驗(yàn)研究院，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局化妝品監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518057)

砷能直接破壞黑色素細(xì)胞，達(dá)到快速美白的效果[1]。但砷具有一定的毒性，長(zhǎng)期使用砷含量高的化妝品可造成皮膚角質(zhì)化和色素沉著，頭發(fā)變脆、斷裂脫落，嚴(yán)重者可患皮膚癌[2]。我國(guó)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015年版)將砷列為有害物質(zhì)，規(guī)定化妝品中砷的含量不得超過(guò)2 mg/kg[3]。據(jù)GB/T 27025-2019/ISO/IEC 17025：2017《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有并應(yīng)用評(píng)定測(cè)量不確定度的程序[4]。本文采用《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015年版)1.4砷 第一法 氫化物原子熒光光度法對(duì)化妝品中砷的含量進(jìn)行測(cè)定，并分析評(píng)定測(cè)量不確定度[3]。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與材料

北京吉天AFS-9230原子熒光光度計(jì)；瑞士梅特勒XS204萬(wàn)分之一電子天平；美國(guó)CEM MARS5 微波消解儀；英國(guó)BIBBY STERILIN電加熱板；默克密理博Synergy R System純水器。

100 mL容量瓶，50 mL、25 mL 比色管，5 mL、1 mL移液管依據(jù)JJG 10-2005專用玻璃量器檢定規(guī)程檢定為A級(jí)[5]；砷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度1000 μg/mL，編號(hào)：GSB 04-1714-2004，批號(hào)：195020-2，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸：優(yōu)級(jí)純，德國(guó)默克公司；實(shí)驗(yàn)用水：超純水；鹽酸、硫脲、抗壞血酸、硼氫化鈉和氫氧化鈉均為分析純。供試品為好臉面爽膚美肌洗面奶，委托方：廣州市康采醫(yī)療用品有限公司，受委托方：廣州美淳化妝品有限公司，批號(hào)KGAI0402。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 儀器操作條件

以含1.2%硼氫化鈉和0.4%氫氧化鈉的混合溶液作為還原劑；5%鹽酸溶液作為載樣液；光電倍增管負(fù)高壓280 V，砷元素?zé)綦娏?5 mA，原子化器溫度300 ℃；氬氣流速：載氣300 mL/min、屏蔽氣600 mL/min；測(cè)量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法；讀數(shù)方式：峰面積，讀數(shù)延遲時(shí)間0.5 s，讀數(shù)時(shí)間8 s。

1.2.2 砷系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：

精密量取砷標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL至100 mL量瓶，用2 %硝酸定容；再精密量取5 mL至100 mL量瓶，用2 %硝酸定容；精密量取1 mL至25 mL比色管，加硫脲-抗壞血酸溶液2 mL，用 2 %硝酸定容，得濃度為20 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)使用液。取上述標(biāo)準(zhǔn)使用液選擇儀器自動(dòng)配制標(biāo)準(zhǔn)系列。

1.2.3 供試品溶液的制備

稱取已混勻的供試品約0.5 g于微波消解罐中，加入硝酸10 mL，放入電加熱器中80 ℃加熱20 min取下，采用程序升溫消解， 20 ℃/s升溫至120 ℃，保持5 min；120 ℃/s升溫至 150 ℃，保持5 min；150 ℃/s升溫至190 ℃，保持15 min。消解完全后取出消解罐，放入110 ℃電加熱器中，驅(qū)除多余的氮氧化物。用超純水少量多次將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，精密加入硫脲-抗壞血酸溶液4 mL，用水定容至刻度；同時(shí)同法制備空白溶液。

1.2.4 測(cè)定

分別吸取砷標(biāo)準(zhǔn)系列溶液、空白溶液、供試品溶液，照氫化物原子熒光光度法測(cè)定熒光值。由儀器自動(dòng)將系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光值減去空白溶液的熒光值，得系列標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光值示值(原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，儀器自動(dòng)擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性方程：A標(biāo)=71.0528c標(biāo)+14.7803，r=0.9991。本次實(shí)驗(yàn)中，空白溶液儀器自動(dòng)扣除標(biāo)準(zhǔn)空白熒光值后結(jié)果為負(fù)數(shù)，依共識(shí)按為0處理。由供試品溶液熒光值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上得到供試品溶液砷濃度。

表1 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光值示值

1.2.5 數(shù)學(xué)模型

供試品砷含量計(jì)算公式為：

其中，c樣=(A樣-B0標(biāo))/B1標(biāo)

式中，X樣為供試品中砷含量(mg/kg)，X樣=0.88 mg/kg；c樣為供試品溶液中砷濃度(ng/mL)，c樣=8.9275 ng/mL；V為供試品稀釋體積(mL)，V=50 mL；m樣為供試品稱樣量(g)，m樣=0.5 g；A樣為測(cè)定液中砷的熒光值；B0標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程的截距；B1標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程的斜率(mL/ng)。

2 不確定度來(lái)源分析與計(jì)算

2.1 不確定度的來(lái)源

由上述數(shù)學(xué)模型可知，不確定度的來(lái)源主要有：供試品溶液中砷濃度的不確定度、供試品稀釋體積的不確定度及供試品稱樣量的不確定度[6]。不確定度來(lái)源因果分析見(jiàn)圖1。

圖1 XR的不確定度來(lái)源因果圖

測(cè)量模型表示為：XR=X樣+R

式中，XR為考慮重復(fù)性影響后供試品中砷含量(mg/kg)；R為X的測(cè)量重復(fù)性修正量，其值為零，不確定度非零(mg/kg)；

由不確定度傳播律及JJF1059.1-2012公式(29)[7]，得：

式中，uc(XR)為XR的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(mg/kg)；u(X樣)為供試品中砷含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(mg/kg)；u(R)為R的測(cè)量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(mg/kg)；urel(X樣)為供試品中砷含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；urel(c樣)為供試品溶液中砷濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；urel(m樣)為供試品稱樣量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；urel(V)為供試品稀釋體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.2 不確定度分量評(píng)定

2.2.1 供試品溶液砷濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c樣)的評(píng)定

供試品溶液砷濃度的不確定度主要由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入[6]，由c=(A樣-B0標(biāo))/B1標(biāo)及JJF1135—2005公式(14)[8-9]，得：

urel(c樣)=[u(c樣)/c樣]=0.04052

2.2.2 供試品稀釋體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定urel(V)

2.2.3 供試品稱樣量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m樣)的評(píng)定

2.2.4 供試品中砷含量的不確定度的合成

2.3 評(píng)定測(cè)量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(R)[12]

化妝品中砷的含量測(cè)定時(shí)，只做兩份平行樣，以平均值作為測(cè)量值。為提高自由度，平行操作12份，以貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，按照A類不確定度評(píng)定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 樣品中砷含量重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)

正常檢驗(yàn)取兩次測(cè)樣的平均值報(bào)告檢測(cè)結(jié)果，故：

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(XR)

2.5 評(píng)定擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度U及結(jié)果

取置信區(qū)間為95%，擴(kuò)展因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=2ucXR=0.088mg/kg， 砷含量的測(cè)量結(jié)果為(0.88±0.088)mg/kg。

3 結(jié) 論

采用氫化物原子熒光光度法測(cè)定化妝品中砷含量時(shí)，由實(shí)際計(jì)算得知，其測(cè)量不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合及重復(fù)性測(cè)量，而供試品稱樣量及稀釋引入的不確定度可忽略不計(jì)。因此，需定期對(duì)儀器進(jìn)行檢測(cè)，以保證儀器處于穩(wěn)定良好的狀態(tài)。