原子熒光光譜儀測定糧食中汞含量的不確定性

懷閃閃，湯有宏，徐小偉，程 偉，郭乾玲，朱娜娜，孫 猛，張 燕

（安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州 236820）

一切測量結(jié)果都不可避免地具有不確定度[1]。不確定度是反映被測量值的分散性,與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[2]。它可以根據(jù)測定數(shù)據(jù)和已有信息來評定，具有可操作性。一個實驗分析測試過程需要經(jīng)歷多個分析步驟，經(jīng)受多種因素的影響，每種因素引入的誤差都要傳遞和反映到最終的測定值上。因此，最后的結(jié)果不可避免的具有不確定度，而且這種不確定度是測試過程中所有不確定度的綜合。

依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和GB/T 27411—2012《檢測實驗室中常用不確定度評定方法與表示》兩個不確定度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對GB 5009.17—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測定》（原子熒光光譜分析法）中汞的測量過程進(jìn)行不確定度分析，找出影響測量過程的不確定度分量來源并進(jìn)行評定。

1 材料與方法[3]

1.1 材料、試劑及儀器

材料：小麥（國產(chǎn)）。

儀器設(shè)備：PL2002 電子分析天平；原子熒光光譜儀（北京瑞利AF-640A）；微波消解儀；0.5 mL 移液管；1 mL 移液管；25 mL/50 mL/100 mL 容量瓶；控溫電熱板。

試劑：硝酸（HNO3），優(yōu)級純；鹽酸（HCl），優(yōu)級純；硼氫化鉀，分析純；氫氧化鉀，分析純。

1.2 檢驗方法

1.2.1 樣品制備

稱取固體試樣小麥0.5 g（精確到0.001 g）于消解罐中，加入5 mL 硝酸，加蓋放置過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀的標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解，冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐放在控溫電熱板上，于80 ℃加熱，趕去棕色氣體，取出消解液轉(zhuǎn)移至25 mL 塑料容量瓶中，用少量水分3 次洗滌內(nèi)罐，洗滌液合并于容量瓶中并定容至標(biāo)線，混勻，待測。同法制備空白試樣。

1.2.2 方法原理

試樣經(jīng)酸加熱消解后，在酸性介質(zhì)中，試樣中汞被硼氫化鉀還原成原子態(tài)汞，由載氣（氬氣）帶入原子化器中，在汞空心陰極燈照射下，基態(tài)汞原子被激發(fā)至高能態(tài)，再由高能態(tài)回到基態(tài)時，發(fā)射出特征波長的熒光，其熒光強(qiáng)度與汞含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液比較定量。

1.2.3 配制標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.3.1 試劑配制

鹽酸溶液(2%)：量取20 mL 硝酸，緩慢加入到980 mL水中,混勻。

硼氫化鉀溶液0.05 %（w/v）溶液：（a）稱取2 g氫氧化鉀溶于約50 mL 去離子水，加入1 g 硼氫化鉀并使其溶解，用去離子水稀釋至100 mL，搖勻。此溶液為1 % KBH4。（現(xiàn)用現(xiàn)配）；（b）稱取2 g 氫氧化鉀溶于200 mL 去離子水，加入1%KBH4溶液50 mL，用去離子水稀釋至1000 mL，搖勻。此溶液為0.05%KBH4。（現(xiàn)用現(xiàn)配）。

硝酸溶液(1+9)：量取硝酸50 mL 緩緩加入到450 mL水中。

1.2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）。

汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）：準(zhǔn)確吸取汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，用含有0.5 %重鉻酸鉀的5 %的硝酸溶液定容至刻度，混勻。

汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：分別吸取汞標(biāo)準(zhǔn)中間液(100 μg/L)0.00 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL、1.00 mL 于50 mL 容量瓶中，用硝酸溶液(1+9)稀釋至刻度，混勻。此汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的質(zhì)量濃度分別為0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.50 μg/L、1.00 μg/L、1.50 μg/L和2.00 μg/L。

1.2.4 數(shù)學(xué)模型

試樣中汞的含量按式(1)計算：

式中：X——試樣中汞的含量，mg/kg；

C——供試品溶液中汞的含量，μg/L；

C0——試劑空白溶液中汞的含量，μg/L；

V——樣品定容體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g。

2 不確定來源分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析及方法簡述，可知小麥中汞的測定不確定度來源于以下幾個分量。

（1）汞標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）；

（2）試樣處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）；

（3）試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）；

（4）原子吸收光譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（A）；

則有：

3 不確定度分量的評定

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

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）。

汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）：準(zhǔn)確吸取汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，用含有0.5 %重鉻酸鉀的5 %的硝酸溶液定容至刻度，混勻。

汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：分別吸取汞標(biāo)準(zhǔn)中間液(100 μg/L)0.00 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL、1.00 mL 于50 mL 容量瓶中，分別加入硝酸溶液（1+9）稀釋定容至標(biāo)線，混勻。此汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的質(zhì)量濃度分別為0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.50 μg/L、1.00 μg/L、1.50 μg/L 和2.00 μg/L。

3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度ur（C）

汞標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）主要來源于標(biāo)準(zhǔn)溶液本身及配制過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法可知，標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度來自于3個分量：

（1）汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）；

（2）汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）；

（3）汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）。

3.1.3 汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）

國家標(biāo)準(zhǔn)樣品編號8500-6940-Hg，質(zhì)量濃度10 μg/mL，有效期為2020 年11 月30 日，其證書上給出相對擴(kuò)展不確定度為0.7%，K=2。則有：

ur（C0）=0.007/2=0.0035

3.1.4 汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）

來自于3 個分量：汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）、1.00 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）。

（1）汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液（10 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）=0.0035

（2）1 mL移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）：

1 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）來自兩個分量：

（a）移液管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V11）

1 mL A級移液管的容量允許偏差為±0.007 mL，按均勻分布有：

（b）移液管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V12）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

1 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（3）100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）來自兩個分量：

（a）容量瓶的容量引入的不確定度u（V21）

100 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.10 mL，按均勻分布有：

（b）容量瓶溫度變化引入的不確定度u（V22）

設(shè)溫度變化為±5 ℃,20 ℃時水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

所以汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）為：

3.1.5 汞標(biāo)準(zhǔn)系列溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）

來自于3 個分量：汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）,1.00 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）和50 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）。

（1）汞標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）=5.38×10-3；

（2）1.0 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）=0.0040；

（3）50 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）來自兩個分量：

（a）容量瓶的容量引入的不確定度u（V31）

50 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.05 mL，按均勻分布有：

（b）容量瓶溫度變化引入的不確定度u（V32）

設(shè)溫度變化為±5 ℃,20 ℃時水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

表1 樣品測定結(jié)果

故50 mL容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）：

所以汞標(biāo)準(zhǔn)系列液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）為：

3.1.6 綜上可知標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）為：

3.2 試樣處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）

由實驗方法可知，試樣處理定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）分為25 mL A 級容量瓶的容量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）和試樣稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）。

3.2.1 25 mL容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）來自兩個分量

（a）容量瓶的容量引入的不確定度u（V31）

25 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.03 mL，按均勻分布有：

(b）容量瓶溫度變化引入的不確定度u（V32）

設(shè)溫度變化為±5 ℃,20 ℃時水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4/℃，按均勻分布，則有：

故25 mL容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）：

3.2.2 試樣量取引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）

由實驗方法可知，試樣稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）即為稱量樣品質(zhì)量引入的不確定度，由檢定證書可知所用分析天平在0～50 g范圍內(nèi)，示值誤差檢定結(jié)果為0.1 e，實際分度值為0.0001 g，按均勻分布有：

故試樣處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）

采用《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測定》GB 5009.17—2014 中汞的標(biāo)準(zhǔn)系列分析技術(shù)條件檢測小麥種汞含量重復(fù)進(jìn)行試驗6 次（n=6），分析同一樣品中汞的含量，測定結(jié)果見表1。

試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）為：

3.4 原子熒光光譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（A）

儀器經(jīng)檢定知原子吸收光譜儀引入的不確定度為：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5 結(jié)論

擴(kuò)展不確定度：取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×u（X）=9.4×10-5×2=0.0002 μg/L。

測量結(jié)果不確定度報告：由上面分析計算，最終得出水中汞的含量為0.0039±0.0002（μg/L）[k=2]。

本次不確定度評定依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和GB/T 27411—2012《檢測實驗室中常用不確定度評定方法與表示》兩個不確定度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，對GB 5009.17—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測定》（原子熒光光譜分析法）中汞含量的方法進(jìn)行不確定評定，其檢測過程中的不確定度來源主要有汞標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，試樣處理引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，原子熒光光譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，對此4 個分量進(jìn)行不確定度評定，最終得出擴(kuò)展不確定度為包含因子k=2 時擴(kuò)展不確定度U=0.0002 μg/L，糧食中汞的含量為0.0039±0.0002（μg/L）[k=2]。