原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品中錫的不確定度評(píng)定

崔穎，倪松，張海濱，肖亞兵

（天津出入境檢驗(yàn)檢疫局，天津300461）

原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品中錫的不確定度評(píng)定

崔穎，倪松，張海濱，肖亞兵

（天津出入境檢驗(yàn)檢疫局，天津300461）

建立原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品中錫含量的測(cè)量不確定度的測(cè)量模型，根據(jù)模型分析并計(jì)算不確定度各個(gè)分量、結(jié)果的不確定度以及擴(kuò)展不確定度。結(jié)果表明，引起測(cè)量不確定度的最主要來源是測(cè)定C值時(shí)用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線所引入的不確定度。計(jì)算得到在海產(chǎn)品中錫含量為0.293 mg/kg時(shí)，擴(kuò)展不確定度為0.288 mg/kg，包含因子k為2。該方法適用于海產(chǎn)品中錫含量的測(cè)量不確定度評(píng)定。

測(cè)量不確定度；原子熒光光譜法；錫；海產(chǎn)品；微波消解

在報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí)，不僅要給出測(cè)定的量值，還應(yīng)給出量值的分散程度。測(cè)量不確定度是“表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)”，它是測(cè)量質(zhì)量的指標(biāo)，用于判斷該測(cè)定值的可靠程度。本研究根據(jù)CNASCL07：2011《測(cè)量不確定度的要求》和JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的規(guī)定，改進(jìn)并優(yōu)化了即將于2015年7月28日實(shí)施的GB 5009.16-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中錫的測(cè)定》[1-3]中的檢驗(yàn)方法，優(yōu)化了前處理過程，采用微波消解-氫化物原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品中的錫含量，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室日常檢測(cè)能力與條件，進(jìn)行測(cè)量不確定度分析與評(píng)定，為今后評(píng)價(jià)錫測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料

牡蠣：市售。

1.1.2 試劑

硝酸、硫酸、高氯酸：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；硫脲、抗壞血酸、氫氧化鈉：天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司。

1.1.3 儀器

AFS9800原子熒光光譜儀：北京海光公司；MARS5微波消解儀：美國(guó)CEM公司；MS304S分析天平：梅特勒托利多公司；101-A烘箱：天津潤(rùn)通精試公司；TPS2電熱板：深圳三利公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

稱取試樣1.0 g于錐形瓶中，加入20.0 mL硝酸-高氯酸混合溶液（硝酸∶高氯酸為4∶1，體積比），加1.0 mL硫酸，3粒玻璃珠，放置過夜。次日于微波消解儀上加熱消化40 min，取下置電熱板上加熱繼續(xù)消化至冒白煙，待液體體積近1 mL時(shí)取下冷卻。用水將消化試樣轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，加水定容至刻度，搖勻備用。同時(shí)做空白試驗(yàn)。取定容后的試樣10.0 mL于50 mL比色管中，分別加入10.0 mL硫酸溶液（硫酸∶水為1∶9，體積比）和5.0 mL硫脲溶液（硫脲∶水為1∶9，體積比），再用水定容至50 mL，搖勻。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

錫標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.0 μg/mL）：準(zhǔn)確吸取錫標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL于50mL容量瓶中，用硫酸溶液（硫酸∶水為1∶49，體積比）定容至刻度。準(zhǔn)確吸取該溶液1.0 mL于20 mL容量瓶中，用硫酸溶液（硫酸∶水為1∶49，體積比）定容至刻度。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的繪制

分別吸取錫標(biāo)準(zhǔn)使用液 0.00、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、5.00 mL于50 mL比色管中，分別加入10.0 mL硫酸溶液（硫酸 ∶水為1∶9，體積比）和5.0 mL硫脲溶液（硫脲∶水為1∶9，體積比），再用水定容至50 mL。該標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度為：0、5、10、20、40、80 ng/mL和100 ng/mL。

1.2.4 樣品測(cè)定

設(shè)定好儀器測(cè)量最佳條件，根據(jù)所用儀器的型號(hào)和工作站設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)火及對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱30 min后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線及試樣溶液的測(cè)定。

2 測(cè)量模型的構(gòu)建

2.1 錫含量的測(cè)量模型

式中：X為試樣中錫的含量，mg/kg；C為試樣消化液測(cè)定濃度，ng/mL；m為試樣質(zhì)量，g；V1為試樣消化液定容體積，mL；V3為測(cè)定用溶液定容體積，mL；V2為測(cè)定用所取試樣消化液的體積，mL；1 000為換算系數(shù)；R為回收率。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的測(cè)量模型

式中：y為錫標(biāo)準(zhǔn)溶液的信號(hào)值；c為錫標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，ng/mL；a為斜率；b為截距。

不確定度來源見圖1。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣質(zhì)量m的不確定度評(píng)定

評(píng)估不確定度時(shí)，應(yīng)集中精力分析最大的不確定度分量。質(zhì)量m的不確定度有二個(gè)主要來源：其一是重復(fù)性變化，可以通過10次連續(xù)稱量測(cè)量，采用A類方法評(píng)定，該重復(fù)性通過實(shí)驗(yàn)合成重復(fù)性考慮；其二是天平校準(zhǔn)引入的不確定度，按B類方法評(píng)定。

圖1 不確定度來源的因果關(guān)系圖Fig.1 Causal relationship of the sources of uncertainty

檢定校準(zhǔn)證書上給出天平在20℃時(shí)的測(cè)量結(jié)果的不確定度U=4.5 mg，k=2，則天平的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uc（m）=4.5÷2=2.2 mg，其相對(duì)不確定度為ur（m）=uc（m）÷m=2.2÷1 076=0.002 0。

3.2 試樣消解液體積V不確定度評(píng)定

該不確定度主要有3個(gè)方面：一是重復(fù)性變化，采用A類方法評(píng)定，該重復(fù)性也通過試驗(yàn)合成重復(fù)性考慮；二是校準(zhǔn)不確定度，三是溫度影響，均按B類方法評(píng)定。

3.2.1 校準(zhǔn)引入的不確定度分量

根據(jù)檢定校準(zhǔn)證書，50 mL容量瓶的允差為±0.050 mL，10 mL移液管的允差為±0.010 mL。假設(shè)均為三角形分布，則包含因子為因此標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為

3.2.2 溫度系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

檢定或校準(zhǔn)是在室溫20℃環(huán)境條件下進(jìn)行的[2]，本研究的溫度波動(dòng)范圍為±3℃（置信水平為95%）。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，假設(shè)正態(tài)分布，其包含因子為1.96。50 mL容量瓶和10 mL移液管，因溫度控制不充分而產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：

3.2.3試樣消解液體積V的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（V）

其相對(duì)不確定度為

3.3 濃度C的不確定度評(píng)定

濃度C的不確定度由3個(gè)部分組成：一是由擬合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求得C時(shí)測(cè)量所產(chǎn)生的不確定度；二是標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的純度對(duì)C測(cè)量帶來的不確定度；三是由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成不同濃度錫標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液所產(chǎn)生對(duì)C測(cè)量帶來的不確定度；均按B類方法評(píng)定。

3.3.1 擬合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求得C時(shí)引入的不確定度分量[2-4]

錫標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液的熒光強(qiáng)度值見表1。

表1 錫標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液的熒光強(qiáng)度值Table 1 Fluorescence intensity values of selenium standard working solution

表1中測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng)最小二乘法擬合后得到的線性回歸方程得：y=1.014c+1.786，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)一份樣品進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)量，由熒光強(qiáng)度值通過線性回歸方程求得C=1.25 ng/mL，則殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液純度引入的不確定度分量[5]

由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書獲得錫單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴(kuò)展不確定度為1 μg/mL（k=2），則其相對(duì)不確定度為：因此標(biāo)準(zhǔn)不確定度為其相對(duì)不確定度表示

3.3.3 錫標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋操作的不確定度評(píng)定[4]

原樣液使用經(jīng)檢定或校準(zhǔn)的移液槍和單標(biāo)線A級(jí)容量瓶，進(jìn)行二級(jí)稀釋，配制成現(xiàn)樣液。因此稀釋倍數(shù)是

根據(jù)計(jì)量檢定證書，1 mL移液槍、A級(jí)50 mL容量瓶和20 mL容量瓶的允差分別為±0.01 mL、±0.05 mL和±0.03 mL[2]，在（20±3）℃條件下進(jìn)行，其相對(duì)不確定度為：

3.3.4 濃度C的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度[4]

3.4 回收率的不確定度評(píng)定[5]

分別在空白的海產(chǎn)品基質(zhì)中添加0.25、0.50、1.00 mg/kg 3個(gè)濃度水平的錫標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)水平包含n=6次平行試驗(yàn)，m=36=18，另取兩份作為空白試驗(yàn)，均按照試驗(yàn)方法操作，并且進(jìn)行外標(biāo)法定量，結(jié)果見表2。

表2 回收試驗(yàn)結(jié)果（n=6）Table 2 Results of test for recovery（n=6）

對(duì)測(cè)量結(jié)果求得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為

3.5 重復(fù)性的不確定度評(píng)定[6]

對(duì)同一海產(chǎn)品樣品進(jìn)行n=11次獨(dú)立重復(fù)性試驗(yàn)，所得錫含量分別為 0.292、0.293、0.292、0.295、0.298、0.296、0.292、0.290、0.288、0.299、0.288 mg/kg，平均值=0.293 mg/kg，采用貝塞爾公式計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)不確定度等于一倍標(biāo)準(zhǔn)偏差：

3.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

不確定度各分量的分析結(jié)果見表3。

表3 不確定度各分量的分析結(jié)果Table 3 Uncertainly in each quantity

由表3，其合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度[4]為：取包含因子k=2，海產(chǎn)品中錫含量的擴(kuò)展不確定度：U（X）=k×ur（X）×X=20.492×0.293=0.288 mg/kg。

所以，該海產(chǎn)品中錫含量X為：（0.293±0.288）mg/kg。

4 結(jié)論

評(píng)定海產(chǎn)品中錫含量測(cè)量不確定度，分析測(cè)量過程中存在的不確定度來源。通過各不確定度分量的分析與比較得知，使用線性最小二乘法擬合曲線程序的前提是假定橫坐標(biāo)的量的不確定度與縱坐標(biāo)的量的不確定度相差極大，因此濃度C的不確定度計(jì)算程序僅僅與熒光強(qiáng)度值不確定度有關(guān)，而標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液純度和逐次稀釋的不確定度足夠小以至于可以忽略；另外，引起測(cè)量不確定度的最主要來源是測(cè)定C值時(shí)用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線所引入的不確定度。因此，試驗(yàn)人員在實(shí)際操作中應(yīng)引起重視，嚴(yán)格按照原子熒光光譜儀操作規(guī)程進(jìn)行操作，定期做好儀器的計(jì)量檢定和期間核查工作，使儀器的技術(shù)性能處于良好狀態(tài)是保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確的重要手段，同時(shí)擇優(yōu)選擇移液器具，從而保證該標(biāo)準(zhǔn)方法可靠，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

[1]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF 1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與管理[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2012:8-9

[2]全國(guó)流量容量計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJG 169-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2006:6-8

[3]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB 5009.16-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中錫的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014:1-5

[4]中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2002:27-77

[5] 李其樹.濕法消解-原子熒光分析法測(cè)定飲料中錫含量的不確定度評(píng)定[J].廣西輕工業(yè),2011,27(12):14-17

[6]杜英秋.微波消解_原子熒光光譜法測(cè)定豆粉中總汞的不確定度評(píng)定[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(5):106-109,124

Uncertaintiy Evaluation in the Measurement of Tin in Seafood with Microwave Digestion-AFS

CUI Ying，NI Song，ZHANG Hai-bin，XIAO Ya-bing
（Tianjin Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Tianjin 300461，China）

A measurement model was established，the independent uncertainty，standard uncertainty and expanded uncertainty coming from analysis procedure were obtained.The major source of the uncertainty was the calibration curve calculated on the basis of the principle of method of least squares when determining C.As tin content in seafood was 0.293 mg/kg，the expanded uncertainty was 0.288 mg/kg and the coverage factor k was 2.This method was suitable for evaluating the uncertainties in the measurement of tin in seafood.

measurement uncertainty；atomic fluorescence spectrometry （AFS）；tin；seafood；microwave digestion

2016-04-15

崔穎（1986—），女（漢），工程師，本科，研究方向：食品檢測(cè)。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.040