原子熒光法測量飼料中總砷含量及其不確定度評定

張艷春 李 喆

1.遼寧省營口市食品藥品檢驗(yàn)檢測中心，遼寧營口115000；2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，沈陽110161

相較于銀鹽法檢測飼料中的總砷含量，原子熒光法更簡單、更高效、更靈敏，是近年來發(fā)展較快的一種檢測分析技術(shù)。本試驗(yàn)依據(jù)國標(biāo)GB/T 13079-2006 中的氫化物原子熒光光度法，測定肉鵝配合飼料中的總砷含量，分析試驗(yàn)過程中不確定度的來源，并對其不確定度做評定。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1）待測飼料。肉鵝配合飼料。

2）試驗(yàn)試劑。鹽酸溶液、硝酸鎂溶液、氫氧化鉀、硼氫化鉀、硫脲、抗壞血酸、砷標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3）試驗(yàn)器材。電子分析天平、電爐、箱式電阻爐、原子熒光分光光度計(jì)（北京普析PF-52）、容量瓶、移液管。

1.2 試驗(yàn)方法

稱取約2 g 的試樣6 份（精確到0.1 mg）于6個(gè)瓷坩堝中，準(zhǔn)確加入5 mL 硫酸鎂溶液，炭化完全后轉(zhuǎn)移至箱式電阻爐進(jìn)行干灰化，其灰化溫度控制在550 ℃左右，時(shí)間4 h，冷卻后加入10 mL 鹽酸溶解，煮沸冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中，加入2.5 mL硫脲并定容。同時(shí)做樣品空白6 份，樣品空白的處理與試樣一致，處理后的樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量總砷元素的含量。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 計(jì)算公式

式中：X——試樣中總砷的含量，mg/kg；

C——測定樣液中總砷的含量，ng/mL；

C0——樣品空白中總砷的含量，ng/mL；

VA——試樣消解液的定容總體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g；

f——稀釋倍數(shù)。

根據(jù)公式所得結(jié)果如表1所示。表1中顯示了本次試驗(yàn)6 個(gè)平行所稱取的樣品質(zhì)量、定容體積。處理后的樣品溶液通過原子熒光光度計(jì)分析得空白樣品和試驗(yàn)樣品的熒光值，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較如圖1定量試驗(yàn)樣品總砷元素的含量，是評定不確定度所需量值。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

3 不確定度評定

3.1 測量模型

式中：Y——試樣中總砷含量；

rep——測量重復(fù)性；

m——樣品質(zhì)量；

VA——樣品定容體積；

C0——標(biāo)準(zhǔn)溶液；

Cn——標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合；

S0——樣品空白。

3.2 識(shí)別測量中不確定度來源

由3.1 的測量模型描述可知，不確定度的來源主要由6 個(gè)輸出量來評定，用因果圖表示（圖2）。

3.3 不確定度分量評定

1）評定rep的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（rep）。稱取試驗(yàn)樣品6 份，按照同樣的測量條件進(jìn)行平行測定，測定結(jié)果見表2，平均值=0.0235 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差s（x）=0.0003785。則u（rep）為：

2）評定m的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（m）。樣品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要影響量為天平最大允許誤差，查得天平檢定證書的最大允許誤差為±0.1 mg。實(shí)際操作中使用電子天平是自動(dòng)顯示數(shù)字的天平，由一次回零稱取試樣約2 g，精確到0.1 mg，按照均勻分布，則u（m）為：

表1 試驗(yàn)結(jié)果

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 不確定度來源

3）評定VA的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（VA）。urel（VA）來自樣品前處理后中的容量瓶，本試驗(yàn)使用的是50 mL 容量瓶，容量瓶的標(biāo)準(zhǔn)不確定度包括容量瓶的容量允許誤差u（VA）引入的不確定度和溫度影響引起的誤差u（VC）引入的不確定度組成，本次測量過程實(shí)驗(yàn)室溫度為20 ℃，因此u（VC）未參與計(jì)算。經(jīng)查詢標(biāo)準(zhǔn)JJG 196-2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20 ℃時(shí)50 mL 容量瓶（A 級(jí)）的容量最大允許誤差為±0.05 mL。按照均勻分布，則

u（VA）為：

urel（VA）為：

4）評定砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（C0）。標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的不確定度u（Cs）和標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制過程引入的不確定度u（Cp）組成。本試驗(yàn)所用砷標(biāo)準(zhǔn)溶液采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW08611，標(biāo)準(zhǔn)值為1 000 μg/mL，證書中給出的不確定度為U=±1 μg/mL，包含因子k=2，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的不確定度：

①標(biāo)準(zhǔn)溶液儲(chǔ)備液配制：取1.0 mL 總砷標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至100 mL，濃度為10 μg/mL。

②標(biāo)準(zhǔn)稀釋液配制：取1.0 mL 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10 μg/mL）稀釋至100 mL，濃度為100 ng/mL。

③標(biāo)準(zhǔn)使用液：取10 mL 標(biāo)準(zhǔn)中間液，加入濃鹽酸5 mL，5%的硫脲和5%抗壞血酸10 mL，定容至100 mL，配制成10 ng/mL 的砷標(biāo)準(zhǔn)工作液。由儀器自動(dòng)稀釋成濃度為0、1、2、4、8、10 ng/mL 的標(biāo)準(zhǔn)曲線（根據(jù)儀器需要配制）。計(jì)算公式：標(biāo)準(zhǔn)使用液第n 點(diǎn)

JJG 196-2006《常用玻璃量器》規(guī)定，20 ℃時(shí)100 mL 容量瓶（A 級(jí)）的容量最大允許誤差為±0.1 mL；±1.0、±5.0、±10 mL 單標(biāo)線吸管（A 級(jí)）的容量最大允許誤差分別為±0.007、±0.015、±0.020 mL，按照均勻分布，則定容到100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

1.0 mL 分度吸管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5.0 mL 單標(biāo)線吸管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

10.0 mL 單標(biāo)線吸管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5）評定砷標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（Cn）。標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度點(diǎn)分別為（ng/mL）：0、1、2、4、8、10。上機(jī)測定2 次，得到的數(shù)據(jù)見表2，用最小二乘法擬合，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=218.8767x-17.6523，則yj見表2，單一樣品溶液測定：p=2，n=12。

根據(jù)表2計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線剩余標(biāo)準(zhǔn)差：

式中：yi——標(biāo)準(zhǔn)溶液各濃度點(diǎn)對應(yīng)的熒光值；

yj——根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出的理論熒光值；

n——標(biāo)準(zhǔn)曲線的點(diǎn)數(shù)。

表2 計(jì)算urel（Cn）的數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

式中：s（y）——校正標(biāo)準(zhǔn)曲線剩余標(biāo)準(zhǔn)差，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)曲線上的熒光值；

b——校正標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；

——單一樣品溶液測量次數(shù)（2 次）；

cd——單一待測樣品（上機(jī)液）濃度的平均值，ng/mL；

n——測定的校正標(biāo)準(zhǔn)曲線的點(diǎn)數(shù)；

cj——標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)濃度理論值，ng/mL；

6）評定So引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（So）。平行做6 個(gè)樣品空白，不加樣品，其余操作同測量過程。樣品空白測定結(jié)果的熒光值見表1，平均值=36.851 6，標(biāo)準(zhǔn)偏差S（So）=1.384 2。樣品空白的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

樣品空白的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4 計(jì)算相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.5 擴(kuò)展不確定度

按國際慣例，95%置信概率下取包含因子k=2，將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子計(jì)算得到測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

3.6 報(bào)告測量結(jié)果

測定結(jié)果報(bào)告為：（0.0235 ±0.0058）mg/kg。

4 結(jié) 論

原子熒光法測定飼料中總砷含量需要注意：所使用的試劑均要求至少優(yōu)級(jí)純；注意硼氫化鉀和氫氧化鉀的配置比例；抗壞血酸要現(xiàn)用現(xiàn)配；容量瓶需用稀硝酸浸泡；標(biāo)準(zhǔn)溶液需逐級(jí)稀釋，不可一步到位以及原子熒光光度計(jì)的預(yù)熱和維護(hù)等都需注意。含量檢測的測量不確定度的來源應(yīng)該根據(jù)實(shí)際檢測過程中的實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，本次試驗(yàn)忽略了儀器本身的不確定度，又由于試驗(yàn)溫度在20 ℃，因此溫度變化引入的不確定度也未參與評定。所以本次試驗(yàn)中不確定度是主要從測量重復(fù)性、樣品質(zhì)量、樣品定容體積、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和樣品空白6 個(gè)方面引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來進(jìn)行評定。