您好，歡迎訪問硅儀科技！??
銷售熱線：136-5192-3355
電子煙液體中的重金屬分析-安捷倫5110ICP-OES
來源:安捷倫科技有限公司
|
作者:安捷倫科技有限公司
|
發(fā)布時(shí)間: 2019-05-13
|
2838 次瀏覽
|
分享到:
據(jù)**衛(wèi)生組織報(bào)道，**每年約有 700 萬人死于煙草 (1)。大多數(shù)了解煙草危害的吸煙者都想戒煙。越來越多的人開始轉(zhuǎn)而使用電子煙，其被認(rèn)為是傳統(tǒng)香煙的一種更安全的替代品。預(yù)計(jì)**蒸氣產(chǎn)品市場將繼續(xù)快速增長。到 2014 年為止，已有466 種品牌和 7764 種口味的電子煙補(bǔ)充液（電子煙液體）在市面上銷售 (2)。盡管電子煙蒸氣中不含煙草煙霧中的有害燃燒產(chǎn)物，但**使用電子煙仍會(huì)對(duì)人體健康造成危害。
2016 年 5 月，歐盟煙草制品指令 (2014/40/EU) 開始施行。該
指令對(duì)煙草及相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定，包括電子煙的安全
性、質(zhì)量和通知要求 (3)。同樣，2016 年 8 月，美國 FDA *
終確定了一項(xiàng)規(guī)則，將監(jiān)管范圍擴(kuò)大到包括電子煙在內(nèi)的所有
煙草制品 (4)。
法國**標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (AFNOR) *近出臺(tái)了兩項(xiàng)針對(duì)電子煙
(XP D90-300-1) 和電子煙液體 (XP D90-300-2) 的非強(qiáng)制性質(zhì)量
和安全標(biāo)準(zhǔn) (5)。除各種有機(jī)化合物外，AFNOR 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造
商和測(cè)試實(shí)驗(yàn)室還必須測(cè)定電子煙液體中的某些重金屬。
在本研究中，使用 ICP-OES 測(cè)定了兩種電子煙液體樣品中的
砷、鎘、汞、鉛和銻。由于不同的電子煙液體產(chǎn)品通常使用不
同的丙二醇 (PG)、甘油 (VG) 和乙醇 (EtOH) 配比，因此所有分
析標(biāo)樣都進(jìn)行了基質(zhì)匹配。本實(shí)驗(yàn)的目的是開發(fā)一種可靠的方
法，用于在 AFNOR 標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的濃度水平下對(duì)電子煙液體
中的重金屬進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)。
實(shí)驗(yàn)部分
儀器
采用配備 SPS 3 自動(dòng)進(jìn)樣器的 Agilent 5110 垂直雙向觀測(cè) (VDV) ICP-OES 進(jìn)行所有測(cè)量。進(jìn)樣系統(tǒng)由 SeaSpray 霧化 器、雙通道玻璃旋流霧化室和標(biāo)準(zhǔn) 1.8 mm 內(nèi)徑中心管炬管組 成。以鈧作為內(nèi)標(biāo)。向每種溶液中手動(dòng)加入 1 mg/L Sc，以補(bǔ) 償因 PG、VG 和 EtOH 的不同配比造成的電子煙液體基質(zhì)的任 何差異。
所有測(cè)量均在水平等離子體觀測(cè)模式下進(jìn)行，因?yàn)閮H需要對(duì)痕 量元素進(jìn)行分析。儀器操作條件匯總于表 1 中，分析所選擇的 波長如表 2 所示。
FACT 背景校正
丙二醇和甘油中的碳引起的光譜干擾會(huì)導(dǎo)致背景升高并更為 復(fù)雜。快速自動(dòng)曲線擬合技術(shù) (FACT) 是由安捷倫 ICP Expert 軟件提供的一款用于背景校正的譜圖解卷積工具。傳統(tǒng)的離 峰背景校正無法以足夠的準(zhǔn)確度或精密度有效測(cè)定分析物峰 下的背景信號(hào)。 FACT 無需手動(dòng)確定所有元素的校正點(diǎn)，從而簡化了方法開發(fā) 過程。使用該軟件對(duì)碳發(fā)射引起的復(fù)雜背景結(jié)構(gòu)建模，能夠 更準(zhǔn)確地測(cè)量分析物信號(hào)。基于空白和分析物的譜圖，可輕 松創(chuàng)建 FACT 模型。 FACT 可將有機(jī)基質(zhì)中元素的定量限降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，且不增 加分析時(shí)間 (6)。
標(biāo)樣和樣品前處理
利用純水稀釋丙二醇 (48.5%)、植物甘油 (49.5%) 和乙醇 (2%) 的混合液五次，制得空白溶液。 使用空白溶液稀釋含有 1g/L 砷、鎘、汞、鉛和銻的標(biāo)準(zhǔn)溶 液。配制濃度分別為 0、50、100、200 μg/L 的基質(zhì)匹配校準(zhǔn) 標(biāo)樣。 清洗溶液含 1% HNO3 和 1% HCl (v/v)。 本研究分析了由制造商提供的兩種不同樣品。樣品 1 為 100% 甘油，樣品 2 為 50% 丙二醇和 50% 甘油。在分析之前，用純 水將兩種電子煙液體樣品稀釋 5 倍 (v/v)。 將 100 ppb 的每種分析物加標(biāo)至樣品中，測(cè)試五種重金屬元素 的回收率。
結(jié)果與討論
校準(zhǔn)線性
表 3 總結(jié)了所有五種元素的校準(zhǔn)標(biāo)樣濃度范圍和相關(guān)系數(shù)。在 所有情況下，相關(guān)系數(shù)均大于 0.999。As 和 Hg 的代表性校準(zhǔn) 曲線如圖 1 所示。
檢測(cè)限和定量限
（LOD 和 LOQ） 根據(jù)空白溶液 10 次重復(fù)測(cè)定的 3σ 和 10σ，分別確定每種元 素的檢測(cè)限 (LOD) 和定量限 (LOQ)。
AFNOR 標(biāo)準(zhǔn)方法 XP D 90-300-2 規(guī)定了電子煙液體中痕量重 金屬的上限，如表 4 所示。由于樣品經(jīng)過稀釋，因此還列出 了溶液的 LOQ。使用 FACT 背景校正在 5110 VDV ICP-OES 上 獲得的 LOQ 均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的*大限值。
圖 2 展示了 As、Cd、Pb 和 Sb 的 FACT 背景校正示例。不同
顏色的峰展示了 FACT 如何對(duì)重疊發(fā)射譜線進(jìn)行解卷積。藍(lán)色
為總發(fā)射譜線，紅色是干擾峰，綠色是從總譜圖扣除干擾后的
結(jié)果。對(duì)于復(fù)雜基質(zhì)，F(xiàn)ACT 可實(shí)現(xiàn)比其他背景校正方法更低
的檢測(cè)限、更高的回收率和更好的精密度。
方法精密度
為了測(cè)試該方法的精密度，多次測(cè)量 50 μg/L 基質(zhì)匹配標(biāo)樣中 的五種元素。所有元素 RSD 均小于 3.5%，獲得了良好的精密 度。回收率均在 ±10% 范圍內(nèi)（表 5）。
加標(biāo)回收率
向兩種不同的電子煙液體稀釋樣品加標(biāo) 0.1 mg/L As、Cd、 Hg、Pb 和 Sb（在未稀釋樣品中相當(dāng)于 0.5 mg/L）。 如表 6 所示，所有回收率均在目標(biāo)濃度的 ±10% 以內(nèi)。** 的回收率證明 5110 ICP-OES 能夠在所需濃度下準(zhǔn)確測(cè)定含 有 100% 甘油或 50% 丙二醇/50% 甘油的電子煙液體樣品中的 As、Cd、Hg、Pb 和 Sb。在兩種電子煙液體樣品中，LOQ 之 上未檢測(cè)到五種元素。
結(jié)論
Agilent 5110 垂直雙向觀測(cè) (VDV) ICP-OES 可用于在 ANFOR XP D90-300-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度下對(duì)電子煙液體中的五種重金 屬進(jìn)行常規(guī)分析。法國是**開發(fā)非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)化工具來幫助 提高電子煙使用者安全保障的**。 通過將垂直取向的炬管和等離子體的穩(wěn)定性與水平觀測(cè) ICP-OES 的靈敏度相結(jié)合，在所有選定波長下獲得了**的檢 測(cè)限。 FACT 背景校正進(jìn)一步改善了電子煙液體樣品的方法檢測(cè)限。 FACT 建模可有效校正其他方式無法解決的高度復(fù)雜的背景 結(jié)構(gòu)。 盡管電子煙液體基質(zhì)復(fù)雜，在 XP D90-300-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃 度水平下，對(duì)五種重金屬的檢測(cè)仍獲得了良好的準(zhǔn)確度和精 密度。
參考文獻(xiàn)
1. **衛(wèi)生組織，Tobacco fact sheet，2018 年 5 月查閱， http://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/ tobacco
2. S.H. Zhu, J.Y. Sun, E. Bonnevie et al. Four hundred and sixty brands of e-cigarettes and counting: implications for product regulation. Tob Control 2014; 23 (Suppl 3): iii 3–9
3. Electronic cigarettes: European Union Article 20 of the Tobacco Products Directive (2014/40/EU)，2018 年 5 月 查閱，https://ec.europa.eu/health/tobacco/ecigarettes_en
4. The Facts on the FDA's New Tobacco Rule: US Food and Drug Administration，2018 年 5 月查閱，https://www.fda. gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm506676.htm
5. AFNOR. French Standardization. XP D90-300-2. Electronic cigarettes and e-liquids―Part 2: Requirements and test methods for e-liquids，2018 年 5 月查閱，https://www. afnor.org/en/news/vaping-afnor-publishes-methodcharacterizing-emissions/
6. 使用 FACT 光譜譜圖解析軟件對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)光譜校 正，安捷倫出版物，2016，5991-4837CHCN
實(shí)驗(yàn)部分
儀器
采用配備 SPS 3 自動(dòng)進(jìn)樣器的 Agilent 5110 垂直雙向觀測(cè) (VDV) ICP-OES 進(jìn)行所有測(cè)量。進(jìn)樣系統(tǒng)由 SeaSpray 霧化 器、雙通道玻璃旋流霧化室和標(biāo)準(zhǔn) 1.8 mm 內(nèi)徑中心管炬管組 成。以鈧作為內(nèi)標(biāo)。向每種溶液中手動(dòng)加入 1 mg/L Sc，以補(bǔ) 償因 PG、VG 和 EtOH 的不同配比造成的電子煙液體基質(zhì)的任 何差異。
所有測(cè)量均在水平等離子體觀測(cè)模式下進(jìn)行，因?yàn)閮H需要對(duì)痕 量元素進(jìn)行分析。儀器操作條件匯總于表 1 中，分析所選擇的 波長如表 2 所示。
FACT 背景校正
丙二醇和甘油中的碳引起的光譜干擾會(huì)導(dǎo)致背景升高并更為 復(fù)雜。快速自動(dòng)曲線擬合技術(shù) (FACT) 是由安捷倫 ICP Expert 軟件提供的一款用于背景校正的譜圖解卷積工具。傳統(tǒng)的離 峰背景校正無法以足夠的準(zhǔn)確度或精密度有效測(cè)定分析物峰 下的背景信號(hào)。 FACT 無需手動(dòng)確定所有元素的校正點(diǎn)，從而簡化了方法開發(fā) 過程。使用該軟件對(duì)碳發(fā)射引起的復(fù)雜背景結(jié)構(gòu)建模，能夠 更準(zhǔn)確地測(cè)量分析物信號(hào)。基于空白和分析物的譜圖，可輕 松創(chuàng)建 FACT 模型。 FACT 可將有機(jī)基質(zhì)中元素的定量限降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，且不增 加分析時(shí)間 (6)。
標(biāo)樣和樣品前處理
利用純水稀釋丙二醇 (48.5%)、植物甘油 (49.5%) 和乙醇 (2%) 的混合液五次，制得空白溶液。 使用空白溶液稀釋含有 1g/L 砷、鎘、汞、鉛和銻的標(biāo)準(zhǔn)溶 液。配制濃度分別為 0、50、100、200 μg/L 的基質(zhì)匹配校準(zhǔn) 標(biāo)樣。 清洗溶液含 1% HNO3 和 1% HCl (v/v)。 本研究分析了由制造商提供的兩種不同樣品。樣品 1 為 100% 甘油，樣品 2 為 50% 丙二醇和 50% 甘油。在分析之前，用純 水將兩種電子煙液體樣品稀釋 5 倍 (v/v)。 將 100 ppb 的每種分析物加標(biāo)至樣品中，測(cè)試五種重金屬元素 的回收率。
結(jié)果與討論
校準(zhǔn)線性
表 3 總結(jié)了所有五種元素的校準(zhǔn)標(biāo)樣濃度范圍和相關(guān)系數(shù)。在 所有情況下，相關(guān)系數(shù)均大于 0.999。As 和 Hg 的代表性校準(zhǔn) 曲線如圖 1 所示。
檢測(cè)限和定量限
（LOD 和 LOQ） 根據(jù)空白溶液 10 次重復(fù)測(cè)定的 3σ 和 10σ，分別確定每種元 素的檢測(cè)限 (LOD) 和定量限 (LOQ)。
AFNOR 標(biāo)準(zhǔn)方法 XP D 90-300-2 規(guī)定了電子煙液體中痕量重 金屬的上限，如表 4 所示。由于樣品經(jīng)過稀釋，因此還列出 了溶液的 LOQ。使用 FACT 背景校正在 5110 VDV ICP-OES 上 獲得的 LOQ 均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的*大限值。
方法精密度
為了測(cè)試該方法的精密度，多次測(cè)量 50 μg/L 基質(zhì)匹配標(biāo)樣中 的五種元素。所有元素 RSD 均小于 3.5%，獲得了良好的精密 度。回收率均在 ±10% 范圍內(nèi)（表 5）。
加標(biāo)回收率
向兩種不同的電子煙液體稀釋樣品加標(biāo) 0.1 mg/L As、Cd、 Hg、Pb 和 Sb（在未稀釋樣品中相當(dāng)于 0.5 mg/L）。 如表 6 所示，所有回收率均在目標(biāo)濃度的 ±10% 以內(nèi)。** 的回收率證明 5110 ICP-OES 能夠在所需濃度下準(zhǔn)確測(cè)定含 有 100% 甘油或 50% 丙二醇/50% 甘油的電子煙液體樣品中的 As、Cd、Hg、Pb 和 Sb。在兩種電子煙液體樣品中，LOQ 之 上未檢測(cè)到五種元素。
結(jié)論
Agilent 5110 垂直雙向觀測(cè) (VDV) ICP-OES 可用于在 ANFOR XP D90-300-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度下對(duì)電子煙液體中的五種重金 屬進(jìn)行常規(guī)分析。法國是**開發(fā)非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)化工具來幫助 提高電子煙使用者安全保障的**。 通過將垂直取向的炬管和等離子體的穩(wěn)定性與水平觀測(cè) ICP-OES 的靈敏度相結(jié)合，在所有選定波長下獲得了**的檢 測(cè)限。 FACT 背景校正進(jìn)一步改善了電子煙液體樣品的方法檢測(cè)限。 FACT 建模可有效校正其他方式無法解決的高度復(fù)雜的背景 結(jié)構(gòu)。 盡管電子煙液體基質(zhì)復(fù)雜，在 XP D90-300-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃 度水平下，對(duì)五種重金屬的檢測(cè)仍獲得了良好的準(zhǔn)確度和精 密度。
參考文獻(xiàn)
1. **衛(wèi)生組織，Tobacco fact sheet，2018 年 5 月查閱， http://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/ tobacco
2. S.H. Zhu, J.Y. Sun, E. Bonnevie et al. Four hundred and sixty brands of e-cigarettes and counting: implications for product regulation. Tob Control 2014; 23 (Suppl 3): iii 3–9
3. Electronic cigarettes: European Union Article 20 of the Tobacco Products Directive (2014/40/EU)，2018 年 5 月 查閱，https://ec.europa.eu/health/tobacco/ecigarettes_en
4. The Facts on the FDA's New Tobacco Rule: US Food and Drug Administration，2018 年 5 月查閱，https://www.fda. gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm506676.htm
5. AFNOR. French Standardization. XP D90-300-2. Electronic cigarettes and e-liquids―Part 2: Requirements and test methods for e-liquids，2018 年 5 月查閱，https://www. afnor.org/en/news/vaping-afnor-publishes-methodcharacterizing-emissions/
6. 使用 FACT 光譜譜圖解析軟件對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)光譜校 正，安捷倫出版物，2016，5991-4837CHCN
來源：安捷倫科技有限公司
掃一掃 了解更多
產(chǎn)品專區(qū)?????
科技服務(wù)??
技術(shù)支持?
聯(lián)系我們???
客服中心：400-886-1225
座機(jī)：021-66875565
手機(jī)：13651923355
郵箱：lei@guiyisci.com
地址：上海市寶山區(qū)羅寧路1288弄25號(hào)502室