直接進(jìn)樣測汞法測定即食海帶中總汞的不確定度評定

占文慧

摘 要：目的：評定直接進(jìn)樣測汞法測定即食海帶中汞的不確定度。方法：采用測汞儀直接進(jìn)樣，快速測定即食海帶中汞含量，分析該方法測量不確定度的主要來源，并評估每一個(gè)分量的不確定度。結(jié)果：即食海帶中汞含量為0.007 9 mg/kg，其擴(kuò)展不確定為0.001 1 mg/kg（k=2）。結(jié)論：直接進(jìn)樣測汞法主要不確定度來源于制樣均勻性、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制。因此采用直接進(jìn)樣測汞法時(shí)，需要嚴(yán)格控制制樣均勻性、標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性及標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程，從而提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：即食海帶;汞;不確定度

Evaluation of Uncertainty in the Determination of Total Mercury in Instant Kelp by Direct Injection Mercury Determination

ZHAN Wenhui

（Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision， Foshan 528300， China）

Abstract： Objective： The uncertainty of determination of mercury content in instant kelp by direct mercury analyzer was evaluated. Methods： The mercury content in instant kelp was rapidly determined by direct injection with mercury analyzer， the main sources of measurement uncertainty in this method were analyzed， and the uncertainty of each component was evaluated. Results： The content of mercury in instant kelp was 0.007 9 mg/kg， and its expanded uncertainty was 0.001 1 mg/kg （k=2）. Conclusion： The main uncertainties of direct injection mercury determination method comes from sample preparation uniformity， standard curve fitting and standard solution preparation. Therefore， the direct injection mercury determination method need to strictly control the sample preparation uniformity， the linearity of the standard curve and the preparation process of the standard solution， so as to improve the accuracy of the test results.

Keywords： instant kelp; mercury; uncertainty

隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，工業(yè)活動(dòng)引發(fā)的汞污染越來越引起重視[1]。空氣、水質(zhì)和土壤一旦受到汞的污染，就可能在海洋生物、水體中生物及農(nóng)作物中富集，通過食物鏈對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟等造成危害[1]。海帶是生長在海水里的藻類植物，又稱海洋蔬菜，含有人體所需的鈣、磷、硒等營養(yǎng)元素，以及豐富的功能性物質(zhì)，如褐藻酸、二十碳五烯酸、甘露醇、維生素（A、B、C和F）和?；撬岬?。海帶既有食用價(jià)值，又有藥用、保健、工業(yè)和農(nóng)業(yè)價(jià)值[2-3]。然而海帶中蛋白質(zhì)、甲殼胺和海藻酸等物質(zhì)對水體中重金屬有一定的吸附性能[4]。鄭興[5]發(fā)現(xiàn)海帶對汞離子有很強(qiáng)的吸附性能。

《綠色食品 藻類及其制品》（NY/T 1709—2021）對藻類及其制品中甲基汞限量要求為0.5 mg/kg[6]。本文通過測定海帶中總汞含量來評估甲基汞，當(dāng)總汞含量低于甲基汞限量值時(shí)，可以明確甲基汞符合限量值，產(chǎn)品安全可靠[7]。

食品中汞的檢測方法有直接測汞法[8]、ICP-MS法[9]、冷原子吸收法[10]、原子熒光光譜法[11-12]及雙硫腙比色法[13]。除直接測汞法，其他檢測方法都需要大量硝酸、硫酸和高氯酸，且具有分析時(shí)間長、試劑用量大、消化溫度難以控制、對于易揮發(fā)元素汞容易造成損失、方法的靈敏度差和穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。海帶中汞含量屬于痕量分析，應(yīng)采用直接測汞法。直接測汞法具有快速、取樣量少，靈敏度高、精度好和無試劑污染等優(yōu)點(diǎn)，可直接進(jìn)行樣品測定[14-15]。因此本文采用直接測汞法測定即食海帶中汞含量并對其進(jìn)行不確定度分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）;硝酸（UPS級，68%，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司）;重鉻酸鉀（GR，99.8%，阿拉丁）;試驗(yàn)用水為Milli-Q凈化系統(tǒng)過濾的純水。

即食海帶為超市采購。

1.2 儀器與設(shè)備

DMA-80 evo測汞儀（意大利Milestone公司）;ME204電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）;Milli-Q超純水純化系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

取5包樣品混勻后，按四分法，分取6份樣品勻漿，用作制樣均勻性測量。從6份中選一份樣品做12平行，其中6平行做測量重復(fù)性，另外6平行做加標(biāo)樣品。

1.3.2 樣品測定

樣品舟于馬弗爐650 ℃烘30 min，冷卻后用于稱樣。稱取約0.1 g（精確至0.000 1 g）樣品于樣品舟中，進(jìn)行上機(jī)檢測。

1.3.3 儀器條件

DMA-80 evo測汞儀：干燥溫度200 ℃，干燥時(shí)間60 s;分解溫度650 ℃，分解時(shí)間60 s;齊化時(shí)間12 s;載氣流量100 mL/min。

1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

取汞標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 mg/L，100 μL于100 mL容量瓶中，用重鉻酸鉀的硝酸溶液（0.5 g/L）定容至刻度，配制成濃度為1 000 μg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)使用液。用可調(diào)移液器分別吸取汞標(biāo)準(zhǔn)使用液0 mL、0.050 mL、0.100 mL、0.150 mL、0.200 mL、0.300 mL、0.400 mL、0.500 mL、0.750 mL、1.000 mL、1.250 mL、1.500 mL和2.00 mL于50 mL容量瓶中，得含汞濃度為0 μg/L、1.00 μg/L、2.00 μg/L、3.00 μg/L、4.00 μg/L、6.00 μg/L、8.00 μg/L、10.00 μg/L、15.00 μg/L、20.00 μg/L、25.00 μg/L、30.00 μg/L和40.00 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

用可調(diào)移液器分別吸取0.100 mL汞系列標(biāo)準(zhǔn)溶液置于樣品舟中，其汞含量為0 ng、0.10 ng、0.20 ng、0.30 ng、0.40 ng、0.60 ng、0.80 ng、1.00 ng、1.50 ng、2.00 ng、2.50 ng、3.00 ng和4.00 ng。用同一樣品舟，依次進(jìn)樣，上機(jī)時(shí)溫度為25 ℃。

1.3.5 樣品中汞的含量計(jì)算

樣品中汞含量的計(jì)算如下：

（1）

式中：x為樣品中汞含量，mg/kg;c為汞質(zhì)量，ng;m為樣品質(zhì)量，g;

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合

汞校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)見表1。線性擬合回歸方程為y=0.045 3c-0.000 5，相關(guān)系數(shù)r=0.999 3，其中，y為峰高、c為汞質(zhì)量，a=-0.000 5，b=0.045 3。

2.2 方法驗(yàn)證

測量重復(fù)性見表2，平行測定6次，分別為0.007 5 mg/kg、0.007 5 mg/kg、0.007 7 mg/kg、0.007 2 mg/kg、0.007 4 mg/kg和0.007 3 mg/kg，6次相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.36%，說明測量重復(fù)性好，精密度高，滿足GB/T 27404—2008要求。制樣均勻性結(jié)果見表3，樣品測量值最小0.007 1 mg/kg，最大值0.009 2 mg/kg，最大值與最小值之間偏差按平均值0.007 9 mg/kg來計(jì)算，為26.5%，說明樣品均勻性不好。加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果見表4，平行測定6次，貢加標(biāo)量為0.8 ng，平均回收率為97.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.21%，說明回收率高，加標(biāo)回收試驗(yàn)精密度高。所用天平為萬分天平，樣品上機(jī)時(shí)溫度為25 ℃。

2.3 不確定度來源

根據(jù)公式（1）和樣品測定過程，確定不確定度來源為：①天平稱量的相對不確定度urel（m）;②校準(zhǔn)曲線擬合的相對不確定度urel（1）;③標(biāo)準(zhǔn)品純度的相對不確定度urel（2）;④標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的相對不確定度urel（3）;④制樣均勻性的相對不確定度urel（4）;⑤測量重復(fù)性的相對不確定度urel（5）;⑥方法回收率的相對不確定度urel（6）。

不確定度合成算式為urel2（x）=urel2（m）+urel2（1）+urel2（2）+urel2（3）+urel2（4）+urel2（5）+urel2（6）。

2.4 測量結(jié)果不確定度各分量的計(jì)算

2.4.1 天平稱量urel（m）

查所用天平檢定證書50 g以下的示值允差±下的示值允差，實(shí)測誤差error=+0.1 mg，稱量質(zhì)量m為0.1 g的勻漿液或粉末，稱量2次，一次調(diào)零，一次稱樣，按均勻分布，，則0.000 08 g。

由表2知本次即食海帶樣品稱樣量m=0.102 4 g，由天平稱量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.000 80。

2.4.2 校準(zhǔn)曲線擬合urel（1）

由工作曲線擬合時(shí)引入的試樣中汞含量c的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式為：

（2）

（3）

式中：s為校準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差;b為工作曲線的斜率;p為樣品測量次數(shù)，日常p=2;n為建立工作曲線用標(biāo)準(zhǔn)溶液測量總次數(shù);為樣品濃度平均值;c為校準(zhǔn)曲線各點(diǎn)濃度的均值;ci為校準(zhǔn)曲線各點(diǎn)的濃度值，yi為校準(zhǔn)曲線的儀器信號值;為從校準(zhǔn)曲線方程計(jì)算的儀器信號值。

將表1、表2對應(yīng)數(shù)據(jù)代入公式（2）和（3）中，得s=0.001 182;0.020 1 ng。

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對不確定度為0.026 4。

2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)品純度urel（2）

從標(biāo)準(zhǔn)溶液證書上，查到汞標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)值1 000 μg/mL，相對擴(kuò)展不確定度U=0.4%（k=2）則汞標(biāo)準(zhǔn)溶液相對不確定度為urel（2）=U/2=0.004/2=0.002。

2.4.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制urel（3）

由1.3.4可知，本次標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程中，使用100 mL容量瓶1次，50 mL容量瓶13次，200 μL移液器5次，移取體積分別為100 μL、50 μL、100 μL、150 μL和200 μL;1 mL移液器5次，移取體積分別為0.300 mL、0.400 mL、0.500 mL、0.750 mL和1.000 mL;5 mL移液器3次，移取體積分別為1.25 mL、1.50 mL、2.00 mL。

容量瓶、移液器體積引入的不確定度采用B類評定，20 ℃時(shí)允差為查計(jì)量規(guī)程所得[16-18]。100 mL容量瓶20 ℃時(shí)允差為±0.2 mL;50 mL容量瓶20 ℃時(shí)允差為±0.1 mL;200 μL移液器，移取體積分別為100 μL、50 μL、100 μL、150 μL和200 μL時(shí)，20 ℃時(shí)允差分別為±2%、±3%、±2%、±2%和±1.5%;1 mL移液器，移取體積分別為0.300 mL、0.400 mL、0.500 mL、0.750 mL和1.000 mL時(shí)，20 ℃時(shí)允差分別為±1.5%、±1.5%、±1.0%、±1.0%和±1.0%;5 mL移液器，移取體積分別為1.25 mL、1.50 mL和2.00 mL時(shí)，20 ℃時(shí)允差分別為±1.0%、±1.0%和±1.0%。

按三角分布計(jì)算k=，100 mL容量瓶體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為;0.000 82 ;50 mL容量瓶體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.000 82;200 μL移液器體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.019 69;1 mL移液器體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.011 17;5 mL移液器體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

實(shí)驗(yàn)室溫度為25 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，溫度差異引起的體積變化，其不確定度按三角分布計(jì)算k=[19]。100 mL容量瓶、50 mL容量瓶、200 μL移液器、1 mL移液器和5 mL移液器與校正時(shí)溫度不同引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

100 mL容量瓶相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2（100 mL容量瓶）=0.000 822+0.000 432=8.573×10-7;50 mL容量瓶相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2（50 mL容量瓶）=0.000 822+0.000 432=8.573×10-7;200 μL移液器相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2（200 mL移液器）=0.019 692+5×0.000 432=0.000 39;1 mL移液器相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2（1 mL移液器）=0.011 172+5×0.000 432=0.000 13;5 mL移液器相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2（5 mL移液器）=0.017 12+3×0.000 432=0.000 05。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對不確定度為

2.4.5 制樣均勻性urel（4）

制樣均勻性采用單因子方差分析[20]，計(jì)算公式為：

（4）

（5）

樣品間不均勻性標(biāo)準(zhǔn)偏差（6）

式中：S1為樣品間方差;S2為樣品內(nèi)方差;m為樣品數(shù)量;N為總測試次數(shù);n為每個(gè)樣品的測量次數(shù)。由表2和表3可知，m=6，N=12，n=2。

將表3數(shù)據(jù)帶入公式（4）、（5）、（6）中得

=6.12×10-7

=1.92×10-7

樣品間不均勻性標(biāo)準(zhǔn)偏;。

（7）

式中：n為重復(fù)測定次數(shù)，n=6;N為本次檢測用6次結(jié)果平均值作為最終結(jié)果，N=6。將表2數(shù)據(jù)代入公式（7）得

2.4.7 方法回收率urel（6）

由表4可計(jì)算出回收率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為，依據(jù)《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》（CNAS—GL 006：2019）[19]用顯著性檢測t檢驗(yàn)，確定回收率與1.0是否有顯著性差異，從而確定回收率是否需要作為不確定度來源之一，，95%置信度，n-1自由度的雙邊臨界值tcrit，n-1，查表得tcrit，5=2.57;t<

tcrit，5;則回收率與1無顯著性差異，回收率看作不確定度來源之一。

方法回收率引入的相對不確定度為

。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成、擴(kuò)展

由表5中各分量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，得出合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（x）=x×urel（x）=0.007 9×1.069 4=0.000 55 mg/kg。取擴(kuò)展因子為k=2（置信概率95%），得擴(kuò)展不確定度U=0.000 55×2=0.001 1 mg/kg;根據(jù)不確定度的評定，采用直接法測即食海帶中汞含量的結(jié)果為x=（0.007 9±0.000 1） mg/kg（k=2）[19]。

3 討論與結(jié)論

本文建立了直接法測即食海帶中的汞，確定不確定度的來源并進(jìn)行不確定度評估。從結(jié)果評定可知，制樣均勻性、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和標(biāo)準(zhǔn)曲線配制為不確定度主要來源。天平稱量、標(biāo)準(zhǔn)純度、測量重復(fù)性和加標(biāo)回收率對測定結(jié)果影響較小。在日常檢測中，在標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和標(biāo)準(zhǔn)溶液上機(jī)檢測時(shí)，要嚴(yán)格控制，如采用精度高并且計(jì)量合格容量瓶、移液管或是移液器等，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制時(shí)應(yīng)選擇合適的濃度，盡量減少稀釋步驟，從而減小由稀釋過程引入的不確定度。在樣品制樣時(shí)，應(yīng)注意不使試樣污染，樣品混合后，需用四分法進(jìn)行縮分[21-22]。

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