氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定綠豆中砷的測(cè)量不確定度評(píng)定

(西安海關(guān)(原陜西出入境檢驗(yàn)檢疫局)，西安 710068)

1 概述

砷是一種類金屬元素，具有較高的生物毒性，以化合物形式廣泛存在于地表、土壤、水、大氣、食物及生物體內(nèi)[1，2]。2017年9月發(fā)布實(shí)施的《GB 2762—2017食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》要求，谷物及其制品中總砷限量為0.5 mg/kg[3]。對(duì)其含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定在食品檢測(cè)中很重要。目前，對(duì)食品中總砷的測(cè)定主要有電感耦合等離子體質(zhì)譜法、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法、銀鹽法等[4]。其中，《GB 5009.11—2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》中總砷的測(cè)定第二法即采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法。氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定微量砷含量的分析方法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、簡(jiǎn)便易操作的特點(diǎn)，是砷含量分析的主要方法[5]。

在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過程中，分析結(jié)果往往具有誤差而不能得到真值。為評(píng)價(jià)測(cè)定結(jié)果的質(zhì)量，衡量測(cè)定條件和方法是否可靠，實(shí)驗(yàn)室需要找出影響測(cè)定結(jié)果質(zhì)量的因素。測(cè)量不確定度(Measurement uncertainty)是根據(jù)所用到的信息，表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的非負(fù)參數(shù)[6，7]。目前，測(cè)量不確定度已經(jīng)作為一個(gè)主要的指標(biāo)和項(xiàng)目要求，被中國(guó)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)列入檢測(cè)能力認(rèn)可的指標(biāo)之中[8]。

本文選取綠豆做樣品，根據(jù)《JJF1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[9]，對(duì)氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定砷含量的各個(gè)環(huán)節(jié)和影響因素進(jìn)行了考察，分析評(píng)估測(cè)量不確定度，找出影響其測(cè)量不確定度的主次因素，改善測(cè)量過程，有效減小誤差，提高檢測(cè)技術(shù)質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 砷測(cè)定依據(jù)

《GB5009.11—2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》第一篇總砷的測(cè)定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法。

2.2 儀器耗材

2.2.1 儀器

AFS-9130雙道原子熒光光度計(jì),由北京吉天儀器有限公司制造；電子天平：感量為0.1mg；控溫電熱板：50℃～200℃；高速粉碎機(jī)。

2.2. 2主要試劑耗材

砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000mg/L，北京神州科創(chuàng)生物科技有限公司)；硝酸(優(yōu)級(jí)純)；高氯酸(優(yōu)級(jí)純)；硫酸(優(yōu)級(jí)純)；硼氫化鉀(優(yōu)級(jí)純)；硫脲(分析純)；抗壞血酸(優(yōu)級(jí)純)。

2.3 測(cè)定方法

2.3.1 樣品制備

根據(jù)《GB/T 5009.1—2003食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法理化部分總則》[10]規(guī)定，制取綠豆樣品，將均勻的綠豆隨機(jī)取樣磨粉。依據(jù)《GB 5009.11—2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》第一篇總砷的測(cè)定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法進(jìn)行試驗(yàn)。

稱取試樣1.0g～1.2g(精確至0.001g)，置于50mL錐形瓶中，同時(shí)做兩份試劑空白。加硝酸20 mL，高氯酸4mL，硫酸1.25 mL，搖勻后放置過夜。置于電熱板上加熱消解。若消解液處理至1mL左右時(shí)仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷，補(bǔ)加硝酸5～10 mL，再消解至2mL左右觀察，如此反復(fù)兩三次，注意避免炭化。繼續(xù)加熱至消解完全后，再持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸的白煙散盡，硫酸的白煙開始冒出。冷卻，加水25 mL，再蒸發(fā)至冒硫酸白煙。冷卻，用水將內(nèi)溶物轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶或比色管中，加入硫脲+抗壞血酸2mL，補(bǔ)水至刻度并混勻，放置30min，備測(cè)。按同一操作方法作空白。

2.3.2 儀器條件

負(fù)高壓：260V；砷空心陰極燈電流60mA；載氣：氬氣；載氣流速：400mL/min；屏蔽氣：氬氣，屏蔽氣流速：800 mL/min；測(cè)量方式：熒光強(qiáng)度；讀數(shù)方式：峰面積。

2.3.3 測(cè)量樣品

以硼氫化鉀為還原劑，將樣品導(dǎo)入原子熒光光度計(jì)中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行定量。

2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

用1000μL可調(diào)移液器吸取1mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000mg/L),逐級(jí)稀釋定容到25mL容量瓶，制成50ng/mL砷標(biāo)準(zhǔn)工作液(標(biāo)準(zhǔn)系列儀器根據(jù)配制的50ng/mL砷標(biāo)準(zhǔn)工作液自動(dòng)稀釋)。

2.3.5 比較定量

待測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

3 測(cè)量不確定度識(shí)別、分析及量化

3.1 建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)《GB 5009.11—2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》第一篇總砷的測(cè)定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法中總砷含量計(jì)算公式建立數(shù)學(xué)模型如下：

(1)

式中：

X:試樣中總砷的含量，單位為毫克每千克(mg/kg)或毫克每升(mg/L)；

C0:試樣被測(cè)液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

V:試樣消化液總體積，單位為毫升(mL)；

m: 試樣質(zhì)量 (或體積) ，單位為克(g)或毫升(mL)；

1000:換算系數(shù)。

3.2 測(cè)量不確定度識(shí)別

按照數(shù)學(xué)模型(1)以及方法概要，分析不確定來源主要有以下8個(gè)方面：

1)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u0；

2)試樣被測(cè)液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度測(cè)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(即校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的不確定度)；

3)試樣定容引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2；

4)樣品的質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3；

5)總砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4；

6)稀釋過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5；

7)取樣引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u6；

8)試劑空白引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u7。

3.3測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u0

按照2實(shí)驗(yàn)部分方法對(duì)同一樣品進(jìn)行6次重復(fù)試驗(yàn)(表1)，結(jié)果分別為：

表1 綠豆中砷含量的重復(fù)測(cè)定值

平均值為：As(mg/kg)=0.031 mg/kg

3.4 校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1

制備5個(gè)不同濃度砷標(biāo)準(zhǔn)溶液,每個(gè)濃度用原子熒光光度計(jì)測(cè)3次，得到相應(yīng)的熒光強(qiáng)度值A(chǔ)，用最小二乘法擬合，獲得直線方程A=b×c+a及線性相關(guān)系數(shù)r，列于表2。

表2 總砷標(biāo)準(zhǔn)溶液c和熒光強(qiáng)度值A(chǔ)以及最小二乘法擬合直線

按照2 實(shí)驗(yàn)部分方法對(duì)樣品測(cè)定液測(cè)量6次(p=6)；其平均熒光強(qiáng)度值A(chǔ)為310.46，代入直線方程的樣品濃度C0=1.24ng/mL，所需計(jì)算數(shù)據(jù)見表3。

表3 評(píng)估校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1所需計(jì)算數(shù)據(jù)

校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

u1:從標(biāo)準(zhǔn)曲線求校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的不確定度；

s1:標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度殘差的標(biāo)準(zhǔn)差(貝塞爾公式)；

p:樣品溶液測(cè)定次數(shù)；

n:標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)定次數(shù)；

a:標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距；

b:標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；

C0:試樣被測(cè)液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

ci:標(biāo)準(zhǔn)溶液系列總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

Ai:標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的熒光強(qiáng)度測(cè)定值。

3.5 試樣定容引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

本實(shí)驗(yàn)在20℃進(jìn)行，溫度對(duì)體積的影響可忽略。

3.6 樣品的質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

≈0.00289

3.7 砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4

3.8 稀釋過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5

3.9 取樣引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u6

綠豆樣品的制取符合《GB/T 5009.1—2003食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法理化部分總則》規(guī)定，將均勻的綠豆隨機(jī)取樣磨粉，取樣不確定度可忽略。

3.10 試劑空白引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u7

使用優(yōu)級(jí)純硝酸，符合《GB 5009.11—2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》的要求，因此，扣除空白導(dǎo)致的總砷的微小變化產(chǎn)生的影響可忽略。

3.11 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

各不確定度分量值見表4。

表4 各不確定度分量值

uc=0.031 mg/kg×0.029=0.00090 mg/kg

3.12 計(jì)算擴(kuò)展不確定度U

根據(jù)《JJF 1059.1—2012 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》, 在一般情況下, 取k=2, 置信水平為0.95, 計(jì)算擴(kuò)展不確定度:

U=k×uc=2×0.00090 mg/kg=0.0018 mg/kg

3.13 結(jié)果表示

X=0.031mg/kg,U=0.002mg/kg,k=2。

4 結(jié)論

綜上，影響氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定綠豆中砷的測(cè)量不確定度的主要因素是原子熒光強(qiáng)度,其它如樣品稱量、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的配制、量器精確度等是對(duì)其測(cè)定不確定度的影響是次要的。