烟用材料中重金属残留量通用检测方法

烟用材料中铬、镍、砷、硒、镉、烟用材料中铬镍砷硒镉汞、铅含量的测定电感耦合等离
子体质谱法
国家烟草质量监督检验中心
家烟草质量监督检验中心
October 20, 2011
O t b202011
内容纲要
重金属毒性及研究意义
检测方法及原理
设备和试剂
样品处理
样品检测
结果计算与表述
回收率和检出限
重金属毒性
铬：六价铬对人体有害，能使人体血液中某些蛋白质沉淀，引起贫血、铬六价铬对人体有害能使人体液中某蛋白质沉淀引起贫肾炎和神经炎等
镍：人体生命元素，但过量会引起炎症、神经衰弱、癌症、系统紊乱、致突变等
砷：砒霜的成分之一，剧毒，会致人迅速死亡，长期少量接触引起慢性中毒，有致癌性
硒：摄入过多引起脱发、脱甲、四肢麻木、头昏眼花、食欲不振、皮疹、皮痒、消化不良，急性中毒引起死亡镉：导致高血压引起心脑血管疾病破坏骨骼和肝肾引起肾衰竭
镉：导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨骼和肝肾，引起肾衰竭
汞：食入后直接沉入肝脏、对大脑、神经和视力破坏极大 铅：进入人体内很难排出，直接伤害脑细胞，特别是胎儿的神经系统，
造成智力低下
研究意义
烟草制品的成分披露和管制中，包括7种元素(铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅)。

有害元素(铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅)对人们的影响不仅仅直接来源于烟草烟叶、烟气中，还间接来源于培植的土仅直接来源于烟草烟叶烟气中还间接来源于培植的土
壤和用于加工包装的卷烟材料(烟用接装纸原纸、烟用接装纸、烟用内衬纸、框架纸、卷烟纸、滤棒成形纸、烟用
纸、烟用内衬纸、框架纸、卷烟纸、滤棒成形纸、烟用二醋酸纤维素丝束及其滤棒、烟用聚丙烯纤维丝束及其滤棒、烟用三乙酸甘油酯、烟用水基胶、热熔胶等)。

目前仅烟用接装纸和接装纸原纸有行业标准方法（硒元素除外），烟用三乙酸甘油脂和热熔胶对个别元素有限量要求，缺乏统的检测方法。

求，缺乏统一的检测方法。

检测方法及原理
检测方法
微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
原理
试样经消解后转移定容，在选定的仪器参数下，在线加入内标，用电感耦合等离子体质谱仪测定；以质荷强度与元素浓度的定关系测定样品溶液质荷比强度与元素浓度的定量关系，测定样品溶液中元素浓度，分别计算得出样品中铬、镍、砷、硒、镉、汞和铅的含量。

设备和试剂
设备
ICP-MS、微波消解仪、控温电加热器、分析天平
试剂
硝酸、双氧水、盐酸、氢氟酸、硼酸
硝酸双氧水盐酸氢氟酸硼酸
环境标液、调谐液、内标液
超纯水
样品处理-取样
烟用接装纸原纸和烟用接装纸
随机抽取烟用接装纸试样，将试样的印刷面朝外，沿中心线对折在距中心线15处与中心线平沿中心线对折，在距中心线15mm处，与中心线平
行裁切约2g纸样作为试料。

剪成1 cm×1 cm左右
的碎屑，准确称取0.2g（精确至0.0001g）
的碎屑准确称取0200001
样品处理-取样
烟用内衬纸框架纸
烟用内衬纸、框架纸
随机抽取烟用内衬纸或框架纸试样，沿试样横向进行裁取，裁切面与纵向垂直。

准确称取0.2g（精确行裁取裁切面与纵向垂直准确称取02
至0.0001g）裁取下来的试样，将试样剪成1 cm×11 cm左右的碎屑
样品处理-取样
卷烟纸烟用成形纸
卷烟纸、烟用成形纸
随机抽取卷烟纸或烟用成形纸试样，横向裁取并将试样剪成1 cm×1
1cm1
cm的碎屑。

准确称取0.2g（精确至0.0001g）
醋酸纤维滤棒、聚丙烯丝束滤
棒
随机抽取三根滤棒样品，裁成约0.5cm作为待测试料，准确称取0.2g 05cm作为待测试料准确称取02g
（精确至0.0001g）
样品处理-取样
烟用二醋酸纤维素丝束烟用聚丙烯纤维丝束 烟用二醋酸纤维素丝束、烟用聚丙烯纤维丝束
随机抽取试样，准确称取0.2g（精确至0.0001g）
烟用酸甘油酯烟用水基胶
烟用三乙酸甘油酯、烟用水基胶
将试样充分摇匀后，准确称取0.3g（精确至0.0001g） 烟用热熔胶
03g00001g
准确称取0.3g（精确至0.0001g）
每个试样平行制备两份
操作时带上洁净的手套，防止试样被污染
样品处理-消解
烟用接装纸原纸、烟用接装纸、烟用内衬纸、框架纸
、卷烟纸、滤棒成形纸、烟用二醋酸纤维素丝束及其滤棒、烟用聚丙烯纤维丝束及其滤棒、热熔胶
滤棒烟用聚丙烯纤维束及其滤棒热熔胶样品制备后，向微波消解罐中依次加入不同的混合酸溶液，待反应缓和后旋紧密封，置于微波消解仪中。

烟用三乙酸甘油酯、烟用水基胶等液体类样品制备后加入5mL65%硝酸置于控温电加热器上，加入5mL 65% 硝酸，置于控温电加热器上，100℃
预消解20min，冷却至室温，再加入1mL 65% 硝酸和1 ml双氧水，旋紧密封后置于微波消解仪中。

样品处理-消解
混合酸（饱和
微波消解酸体系
样品类型
mL ）H 3BO 3络合
备注
HNO 3
H 2O 2HCl
HF
烟用接装纸、烟用
6121//接装纸原纸
卷烟纸61////滤棒成形纸61////烟用三乙酸甘油酯61////烟用水基胶61////烟用二醋酸纤维丝
束及滤棒61////烟用聚丙烯纤维丝
束及滤棒61////
61///工作压力60B 烟用热熔胶60Bar 工作最大温度
260℃
烟用内衬纸612115框架纸
6
1
2
1
15
样品处理-消解
微波消解升温程序
起始温度（℃）升温时间（min）终点温度（℃）保持时间（min）室温51005
10051305
13051605
1601019020
消解完成后溶液应澄清透明。

样品处理-消解
超高压微波消解酸升温程序
起始温度（℃）升温时间（min）终点温度（℃）保持时间（min）室温51005
10051605
160520040
此程序主要针对烟用内衬纸、框架纸、烟用聚丙烯纤维丝
束及滤棒和烟用热熔胶样品。

消解完毕，待冷却至室温，
再向消解罐中加入15mL饱和硼酸，重新放入微波消解仪中，再次运行消解程序进行络合。

样品处理-赶酸/定容
赶酸
消解完毕，温度降至40 ℃以下取出消解罐，控温电加热器中，130 ℃条件下，赶酸（23）h，使消解溶液蒸发至约1302~3
0.5 mL，取出。

若使用耐氢氟酸的进样系统，可省略赶酸步骤。

定容
50 mL塑料容量瓶中，用超纯水冲洗消解
将试样溶液转移至50mL塑料容量瓶中用超纯水冲洗消解罐3～4次，清洗液一并转移至容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀，得试样液。

样品检测
ICP-MS
元素测量同位素
内标元素
积分时间元素测定质量数、内标元素、积分时间
不含内标元素、质量数相近
铬5372Ge 1.0镍6072Ge 0.3砷7572Ge 1.0G 20
调谐参数
灵敏度氧化物电荷
硒
8272Ge 2.0镉111115In 0.5汞202209Bi 2.003灵敏度、氧化物、双电荷、质量分辨
铅
208
209Bi
0.3
射频功率1300 w 电感耦合等离子体质谱仪测定条件
仪器操作参数
载气流速 1.20L/min 进样速率0.1 mL/min 获取模式全定量分析
重复次数
3
样品检测
在选定的仪器参数下，测定标准工作溶液
、试样
空白溶液和试样液，得到待测元素铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅质荷比强度与对应内标元素质荷比强度的比值代入回归方程，求得试样空白溶液和试样液中铬、镍、砷、硒、镉、汞铅浓度。

注意事项：
Cr：52、53 Cd：111、114
采样质量数：53Cd
内标元素响应：变化<10%
标准溶液使用期限：一周
标准溶液使用期限一周
结果计算与表述
回收率和检出限
烟用接装纸和接装纸原纸中各重金属的检出限、定量限和回收率
项目铬镍砷硒镉汞铅/0014001200110019001300160015检出限（mg/kg ）0.0140.0120.0110.0190.0130.0160.015定量限/（mg/kg ）0.0470.0400.0370.0630.0430.0530.050100.4~104.099.3~101.896.0~99.4100.1~100.0~102.599.2~100.0~100.8
烟用内衬纸、框架纸中各重金属的的检出限、定量限和回
回收率/%
100.4104.0
99.3101.8
96.099.4
100.1
110.0100.0102.5
99.2100.0
94.0100.8
收率
项目铬镍砷硒镉汞铅检出限/（mg/kg ）0.0120.0150.0130.0230.0150.0190.016定量限/（mg/kg ）0.0400.0500.0430.0760.0500.0630.053回收率/%
100.2~105.6
92.6~113.9
99.6~107.9
95.6~107.7
94.1~103.2
92.8~101.3
98.7~110.4
回收率和检出限
烟用卷烟纸、成型纸中各重金属的的检出限、定量限和回收率
项目铬镍砷硒镉汞铅检出限/（mg/kg ）0.0130.0150.0130.0260.0130.0160.016定量限/（mg/kg ）0.0430.0500.0430.0870.0430.0530.05398.1~102.897.9~108.495.9~100.8101.2~~101.097.8~99.9100.7~110.9
烟用二醋酸纤维素丝束及其滤棒、烟用聚丙烯纤维丝束及
回收率/%
98.1102.8
97.9108.4
95.9100.8
101.2
111.995.8101.0
97.899.9
100.7110.9
其滤棒中各重金属的检出限、定量限和回收率
项目铬镍砷硒镉汞铅检出限/（mg/kg ）0.0140.0140.0120.0240.0120.0150.015定量限/（mg/kg ）0.0470.0470.0400.0800.0400.0500.050回收率/%
99.8~102.7
94.9~112.7
97.8~109.1
98.6~104.9
97.8~105.5
93.3~102.0
95.8~107.1
回收率和检出限
烟用三乙酸甘油酯、烟用水基胶中各重金属的检出限、定
量限和回收率
项目铬镍砷硒镉汞铅检出限/（mg/kg ）0.0130.0140.0120.0200.0120.0140.015定量限/（mg/kg ）0.0430.0470.0400.0670.0400.0470.0509821041987102398310919561105
9831076937997
10251104
烟用热熔胶中各重金属的检出限、定量限和回收率
回收率/%
98.2~104.1
98.7~102.3
98.3~109.1
95.6~110.598.3~107.6
93.7~99.7102.5~110.4
项目铬镍砷硒镉汞铅检出限/
（mg/kg ）0.0130.0150.0120.0210.0130.0140.015定量限0043005000400070004300470050/（mg/kg ）0.0430.0500.0400.0700.0430.0470.050回收率/%
97.6~106.6
95.8~110.0
100.2~108.8
93.6~111.1
97.8~105.7
94.8~98.2
96.9~105.4
谢谢大家！。