CP-MS 测定聚丙烯和高密度聚乙烯中 16 种痕量元素的方法验证

摘要

食品包装中使用的塑料材料中可能含有某些对人类和环境健康有害的物质，这些物质中的潜在有毒元素会迁移到食品中去。对塑料材料进行元素测定分析是一件颇具挑战性的事情，无论是确保样品的均匀性/代表性，还是样品消解和定量，都很有难度。Agilent 7700 系列ICP-MS 系统是一款能够对潜在有毒元素进行定量的强大工具，它能够借助独特的高基质进样(HMI) 系统测定（即使是）诸如消解聚合物之类复杂基质中的痕量元素。本应用简报将介绍食品包装聚合物样品中16 种元素测定的方法验证。

前言

在2011 年，巴西生产了650.2 万吨加工塑料，其中16%（1040 吨）被用于生产食品和饮料包装，而这其中聚丙烯(PP) 占25%，高密度聚乙烯(HDPE) 占21% 。科学家们和相关机构对此非常关注，因为塑料材料可能会被危害人类健康以及导致环境失衡的元素污染。这些污染可能来自于塑料生产中使用的原材料、聚合工艺中使用的催化剂残留、添加剂（热稳定剂）、色素甚至材料加工等。食品包装中这些潜在的有毒元素会迁移到食品中，从而对消费者带来摄入风险。如果这些聚合物材料处置不当，它们中含有的潜在有毒元素还可能会造成环境污染风险。

通过测定塑料材料中潜在有毒元素的浓度来评估污染程度是进行污染控制和风险评估的第一步，而样品中目标元素的浓度水平差异很大，从较低的ppb (μg/kg) 级到ppm (mg/kg) 级都有可能存在。

为达到所要求的性能，要求技术必须足够灵敏（能够测定消解样品中的低浓度元素）以及足够宽的线性工作范围（方法线性能够涵盖浓度更高的样品），系统必须足够耐用，以便在运行大批量分析时仍可保持长期稳定性。GINÉ-ROSIAS 等人介绍了使用 ICP-MS 对塑料材料样品进行低浓度多元素定量以及同位素比值分析。Agilent 7700 系列ICP-MS 拥有执行塑料材料超痕量元素测定分析所需的所有性能，其独特的HMI（高基质进样）系统能够提高等离子体的稳定性，即使在ICP-MS 分析重基质样品时也是如此。

本研究的目的是开发并验证一种测定十六种元素的方法，这些元素涵盖了巴西和欧洲关于食品包装中HDPE 和PP 样品的主要安全法规所涉及的元素（Li、B、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Cd、Sn、Sb、Ba、Hg 和Pb）。

结论

本应用简报介绍了一种用于分析塑料材料中两类聚合物（HDEP 和PP）的验证型方法，同时展示了Agilent 7700 系列ICP-MS 系统功能如何通过来自预设方法的调谐条件、借助HMI 获得稳定条件（无需担心灵敏度的损失）以及可实现g/kg 级元素定量（无需稀释）的宽线性范围来促进方法的开发。

此方法可应用于食品包装塑料材料的研究，还可用于元素从塑料材料向食品迁移的进一步相关研究。该方法遵循关于材料丢弃的当前相关法规，如东北州州长联合会（美国）、欧盟议会（94/62/EC 指令）以及RoHS – 限制使用某些有害物质（2002/95/EC 指令）。