石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中鉛含量的不確定度分析及其應用探討

＊吳絨 洪海 鐘泳琪 劉鈺泉 張電光 梁旭霞

（廣東省生物制品與藥物研究所 廣東 510440）

鉛等重金屬可能通過原料、生產及包裝過程不可避免的帶入化妝品中，也有為了達到祛斑美白功效刻意添加的，長期使用鉛等重金屬超標的化妝品會對人體產生一定的危害，在2021年國家化妝品監督抽檢工作中，就有某泥膜以及某爽身粉含鉛的檢驗結果超過《化妝品安全技術規范》中規定的限值（Pb：10mg/kg），詳見國家藥監局關于2批次化妝品檢出禁用原料的通告（2021年第100號）。因此需要關注鉛等金屬成分在日常化妝品中的含量，并對它們進行準確的測量。本實驗根據JJF 1135-2005《化學分析測量不確定度評定》和JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中的有關規定，采用石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中的鉛，同時評定其不確定度的來源。

1.實驗部分

(1)標準工作系列溶液的配制

將麥克林批號為C10044818的鉛標準溶液（1000μg/mL in 1mol/L HNO3），按1:100比例稀釋，再以1:100比例稀釋，最終稀釋到0.100μg/mL，溶液介質為5%（V/V）硝酸。再用經過泡酸并清洗干凈的10.00mL的分度吸量管分別吸取0.00mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL，10.00mL的0.100μg/mL鉛標準儲備液于50.0mL容量瓶中，搖勻定容，定容介質1%（V/V）硝酸，制備的鉛標準工作液的濃度為：每毫升介質中含2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng的鉛，臨用臨配。

(2)供測試樣液的制備和測量

按照引用規范規定的微波消解法進行樣品前處理，選用10mL具塞比色管定容，1%（V/V）硝酸定容，將待測元素的鉛標準系列工作液分別注入德國耶拿ZEEnit 650P高級石墨爐原子吸收光譜儀中在選定的實驗條件下分別測其吸光度值。將上述方法制備供試品溶液及試劑空白樣品，平行測定2次。

(3)儀器設備

德國耶拿ZEEnit 650P高級石墨爐原子吸收光譜儀，微波消解儀CEM-MARS6，電熱消解儀EHD-24，華志電子天平（PTX-FA210S），RephiLe PURIST超純水系統。

(4)分析不確定度來源和建立測量模型

按照《化妝品安全技術規范》（2015年版）第四章1.3第一法：石墨爐原子吸收分光光度法來測定化妝品中的鉛，測定流程為稱量-微波消解-定容-AAS測定（同時標準系列配制及AAS校準）-測定結果。待測樣品按上述樣品前處理過程消解完全后建立測量模型，消化后待測化妝品供試樣液體中鉛的濃度用C表示，測量模型如下：

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

本實驗室引用的規范中化妝品中鉛含量的分析測定結果表述為每千克化妝品中的鉛含量，因此計算公式如下：

式中，V—定容體積（mL）；M—樣品質量（g）；d—稀釋系數。

圖1為本次測定過程可能引入的不確定來源魚刺圖，可以看出由于化妝品樣品的基體復雜、前處理過程可能引入污染、樣品未消化完全、不同的化妝品基體會影響結果的重復性，加以考慮后，測量模型中需加入修正因子，則測量模型擴大為：

圖1 考慮不確定來源后的魚刺圖

2.結果與討論

(1)稀釋系數d所帶來的不確定度u(d)

在本次實驗室過程中，待測樣液沒有進行進一步稀釋，因此稀釋系數為1。

(2)上機待測樣液中鉛含量的不確定度u(C0)

鉛標準系列工作溶液質量濃度為每毫升含2ng、4ng、2ng、2ng、4ng、8ng、12ng、16ng、20ng鉛。校準曲線的擬合一般采用線性最小二乘法，這一方法的使用通常需要的前提是假定橫坐標量的不確定度遠小于縱坐標量的不確定度的基礎上，因此所測得的待測液樣品質量濃度C樣品和樣品空白樣質量濃度的C空白不確定度計算僅與吸光度不確定度有關。

鉛標準系列工作液在選定的實驗條件下吸光度的2次測定結果如表1所示。

表1 對標準系列工作液吸光度值進行2次測定的結果

測定儀器根據測定結果采用最小二乘法自動擬合線性方程為Y=0.00198+0.00346×C，相關系數r=0.999，斜率A=0.00346，截距B=0.00198，則根據貝塞爾公式擬合直線的標準偏差即殘差標準差見公式（4）：

從標準曲線求待測樣液中鉛含量時引入的相對的不確定度即標準曲線擬合產生的不確定度通過公式（6）計算。按照引用準則對待上機測定的樣品溶液平行測量兩次，兩次測定的平均吸光度值為0.02836，由線性方程求得待測樣品溶液中鉛含量為C供試樣液=9.71μg/L。2個樣品空白濃度C空白為-0.3667ug/L （吸光度值為0.00082），將上述數據帶入公式（6）可得：

式中，P—被測試樣平行測量次數（mL），2；n—擬合直線的數據對總數，14；C供試樣液—一個試樣平行測量P次的質量濃度平均值，9.71μg/L；C—本次實驗7個標準工作溶液質量濃度的均值，8.86μg/L。

(3)f重復性所帶來的不確定度u(f重復性)

對7個平行樣品進行測量獲得，測定結果見表2，其相對偏差為0.0193mg/kg，相對不確定度urel(f重復性)=0.0791。

表2 某化妝品樣品中鉛的含量重復測定結果

(4)定容體積V0的標準不確定度u(V)

10mL具塞比色管的相對標準不確定度有三個方面一是允許誤差u(VA)，二是溫度變化產生誤差u(VC)，三是充液重復性誤差u(VB)，其中u(VB)已在u(f重復性)中統一考慮已體現。

(5)樣品質量M的不確定度u(M)

在對樣品稱量過程中引入的標準不確定度u(M)主要指天平的不確定度u(M1)，根據引用準則此類誤差屬于B類不確定度。

(6)合成不確定度Uc(C)

假定沒有稀釋，則化妝品中鉛的含量為：

單個測定估值和標準不確定度具體數值見表3，將以上數據代入公式可求得：

表3 各分量的不確定度匯總表

為了計算上式的合成不確定度，將標準不確定度的每個分量代入下式：

擴展不確定度由合成標準不確定度乘以包含因子κ得到。κ一般取2，帶入公式得：

根據《化妝品安全技術規范》（2015年版）標準測量某化妝品中鉛的含量為：（0.267±0.0236）mg/kg；κ=2。

(7)不確定度組成分量以及控制方法

由各分量的不確定度匯總表可以看出，不確定的主要分量顯然是消化后供試樣液中鉛含量的不確定，其次為重復性測量引入的不確定度，其余均可忽略不計。重復條件下對待測樣品進行多次獨立測定引入的不確定，一般都是由于測量裝置不完善、環境條件的改變，以及人員等各方面因素影響產生的測定誤差屬于隨機誤差具有抵償性，可通過多次測量取平均值來減少隨機誤差對測量值的影響。因此實際的檢驗檢測過程中，我們更需關注的是對按規范要求消解完全后的供試樣液中鉛含量進行測量時引入的不確定，需要提高檢測人員的實際操作技能不斷進行培訓考核。

3.結論與討論

評定結果表明：在對整個不確定度評估來源量化過程中，不是所有的不確定分量都會對合成不確定有明顯的貢獻，本實驗中不確定度各分量占比為u(C0)＞u(f重復性)＞u(V)＞u(M)，重復性測量引入的不確定可通過多次測量取平均值來減少隨機誤差對測量值的影響，稱量及定容引起的不確定均可忽略不計。因此按照規范要求采用石墨爐原子吸收分光光度法測定化妝品中鉛含量的實際的檢驗檢測過程中，要特別注意微波消解后供測試樣中鉛測定引入的不確定分量，及時發現和控制影響較大的不確定度的因素，并提高檢測人員的素養，以此提高檢測數據的準確性。本測量不確定度的評定方法可用于化妝品中鉛測定結果的評價，為測定結果的準確性和可信度提供依據。