貝類產品中石油烴測定的不確定度評估

許巖+李勃+丁勇+劉中+周軍+郝佳

摘要：不確定度是一個合理表征測量結果分散性的參數，具有廣泛的應用性和實用性。不確定度的評估對實際檢測工作的質量控制具有重要意義。本文研究了熒光分光光度計法測定貝類產品石油烴含量過程中所產生的不確定度。分別考慮了油標準儲備液本身、儲備液稀釋過程、標準曲線擬合、樣品的稱量、皂化過程、樣品的溶解及重復測定過程等各方面因素。評估了各項因子的不確定度、合成不確定度以及擴展不確定度。結果表明，在現場特定情況下，當貝類產品中石油烴的濃度為9.08 mg/kg時，其相對合成不確定度為111%，擴展不確定度為2.02 mg/kg（k=2）。貝類產品石油烴測定的不確定度主要由樣品的皂化反應處理過程中的損失所致。因此減少皂化反應過程中的損失，提高皂化樣品的回收率，可以有效的減少測量過程中的不確定度，從而提高檢測結果的正確度。

關鍵詞：貝類；石油烴；熒光分光光度法；測量不確定度

本文對熒光分光光度計法測定貝類產品中石油烴含量的各個影響因子進行了分析，對其不確定度進行了評估，用以反映其測量的準確度和置信度，從而保證檢驗結果的有效性和合理性。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

熒光分光光度計（PE LS45）；旋轉蒸發儀（布琪）；經脫芳處理后透光率大于90%的石油醚（分析純，沸點范圍60～90 ℃）；6 mol/L氫氧化鈉（優級純）溶液；無水乙醇（重蒸后使用）；二氯甲烷（重蒸后使用）；氯化鈉（優級純）飽和溶液。

1.2方法

樣品采集、制備及分析測試過程均嚴格按照海洋環境監測規范GB 17378.6-2007/13執行。準確稱取2～5 g（±0.000 1 g）貝類組織樣品于100 mL皂化瓶中進行皂化反應后，用經重蒸處理的二氯甲烷進行萃取，將有機相收集于旋轉蒸發瓶中經旋轉蒸發至二氯甲烷萃取液剩余0.5 mL，取下旋轉蒸發瓶用氮氣將殘留二氯甲烷萃取液吹干，準確加入10.0 mL脫芳石油醚溶解殘留物，制得樣品消化液。使用熒光分光光度計通過測定已知濃度的標準溶液系列，得到濃度和響應值相關的一次線性方程，利用得到的線性方程，通過測定樣品的響應值計算得樣品的濃度［1］。

1.3建立數學模型

試樣中石油烴含量的計算公式：Woil=mV/M

式中：Woil——生物體中石油烴的含量（質量分數，mg/kg）

m——從工作曲線上查得的石油烴的含量（mg/L）

V——萃取劑的體積（20 mL）

M——樣品的稱取量（g）

1.4不確定度的主要來源

——油標準儲備液（GBW（E）080913）引入的不確定度

——稀釋過程中引入的不確定度

——擬合標準曲線過程中引入的不確定度

——稱量樣品引入的不確定度

——樣品皂化回收率產生的不確定度

——加入溶解液過程中引起的不確定度

——結果的重復性帶來的不確定度

2不確定度的評估

2.1標準曲線配制過程引入的不確定度

2.1.1油標準儲備液（GBW（E）080913）的不確定度根據標準溶液證書，其質量濃度為（1 000±22）mg/L。依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》［2］，采用矩形（均勻）分布(k=3)計算油標準儲備液的不確定度為u（ρ）=22/3=12.7 mg/L。相對不確定度為urel(ρ)=127/1 000=1.27%。

2.1.2稀釋過程中引入的不確定度100 mg/L油標準使用液的配制過程：準確移取5.00 mL油標準儲備液于50 mL（A級）容量瓶中，用脫芳石油醚稀釋至標線，混勻。其稀釋因子為f=f(10)。

稀釋過程中由刻度吸管引入的不確定度：根據JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規程》［3］，查得5mL刻度吸管的允許誤差為±0.025 mL,按照矩形均勻分布取（k=3）計算u(v移1)=0025/3=0.014 4 mL。同時考慮溫度變化引起刻度吸管的不確定度，查表得醚類體積膨脹系數為16.2×10-4。通常情況下，實驗室的溫度控制在(20±5) ℃范圍內，則由溫度引起的不確定度為（取P=0.95，查表得k=1.96）：u（v移2）=V×16.2×10-4×△T/1.96=5×16.2×10-4×5/1.96=0.020 7。刻度吸管引起的合成不確定度為：u( v移)=u(v移1)2+u(v移2)2=0.025 2 mL。刻度吸管引入的相對合成不確定度為uref(v移)=0.025 2/5=0.504%。

稀釋過程中由容量瓶帶來的不確定度：根據JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規程》［3］，查得50 mL容量瓶（A級）的允許誤差為±0.05 mL，按照矩形分布取（k=3）計算所得結果為：u(v容1)=0.05/=0.028 9 mL。同樣實驗室溫度變化在±5 ℃（ P=0.95， k=1.96），則由溫度變化引起的不確定度為：u（v容2）=50×16.2×10-4×5/1.96=0.207 mL。由容量瓶引起的合成不確定度為合成不確定度為：u(v容)=u(v容1)2+u(v容2)2=0.209 mL，由容量瓶引起的相對合成不確定度為：uref(v容)=0.209/50 = 0.418%。

綜上，由稀釋因子引起的相對合成不確定度為：

uref（f10）=uref(v容)2+uref（v移）2=0.655%

標準溶液配制過程中引入的相對合成不確定度為：

u(曲線配制) =uref（ρ）2+uref（f10）2=1.43%

2.2擬合標準曲線過程中引入的不確定度

采用6個濃度水平的油標準系列，每個濃度點用熒光分光光度法分別測定三次，曲線各濃度點熒光強度值及樣品平行測定三次的濃度值結果分別見表1和表2。〖FL)〗

表1油標準曲線各濃度點熒光強度值

標準點

濃度 mg/L

熒光強度Y1

熒光強度Y2

熒光強度Y3

平均熒光強度Y

Std0

0.000

-0.017

-0.016

-0.017

-0.017

Std1

1.000

5.752

5.759

5.755

5.755

Std2

3.000

15.126

15.120

15.122

15.123

Std3

5.000

23.243

23.244

23.240

23.242

Std4

7.000

35.160

35.162

35.165

35.162

Std5

9.000

46.537

46.535

46.536

46.536

曲線擬合結果為Y=5.065x-0.1374，R=0.998。

表2貝類產品重復測定三次的濃度值

樣品號

稱樣量/g

樣品熒光強度值Y-Y0

曲線計算濃度/mg·L-1

樣品濃度值/mg·kg-1

Sample1-1

3.125 3

14.207

2.832

9.06

Sample1-2

3.125 3

14.267

2.844

9.10

Sample1-3

3.125 3

14.237

2.838

9.08

根據CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》，標準曲線擬合帶來的標準不確定度計算公式:

式中：

b為標準曲線斜率b=5.065；

a為標準曲線的截距a=-0.137 4；

P為待測樣品的重復次數P=3；

n為回歸曲線的點數n=18；

c為待測樣品濃度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0為回歸曲線上各點濃度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i為各標準液實際熒光強度值。

帶入數值計算得曲線擬合所引入的合成不確定度：u(擬合)=0.103 mg/L。由標準曲線擬合所帶來的相對合成不確定度為：uref(擬合)=u(擬合)/ c0=2.38%。

2.3測定液制備過程中引入的不確定度

2.3.1稱量樣品引入的不確定度稱量過程中的不確定度屬于B類不確定度。本文測量使用萬分之一的電子天平，其稱樣量準確至0.000 1 g,根據CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》附錄G(不確定度的常見來源和數值),該準確級天平的最大允差是±0.05 mg,選用矩形均勻分布,取k=3計算結果為：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除稱量器皿重量和稱樣共需稱2次，則稱取3.125 3 g貝類產品由天平引起的相對合成不確定度為：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2樣品皂化回收率產生的不確定度本次測試的加標回收率為79%~84%，則由于樣品回收率引入的不確定度為（取JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中的近似公式計算）［2］：

uref（樣品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液過程中引起的不確定度實驗溫度下，10 mL A級刻度吸管的的允差為±005 mL取矩形均勻分布（k=3）由此帶來的不確定度分量為:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由溫度變化帶來的不確定度（假設溫度變化在±5℃），則u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，則由刻度吸管引起的合成不確定度為：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相對不確定度為：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

測試樣品制備過程中引入的相對合成不確定度為：

uref（樣品）=uref(m)2+uref（樣品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4結果的重復性帶來的不確定度

樣品在重復條件下獨立測試三次的平均值為9.08 mg/kg（三次測定值見表2）。計算單次測量的不確定度為［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算數平均值的合成不確定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相對合成不確定度為:uref(重復性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5貝類產品石油烴測定中的相對合成不確定度

uref=uref（曲線配制）2+uref（曲線擬合）2+uref（測試液制備）2+uref（重復性）2

=11.1%。則u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6擴展不確定度

取置信概率95%，擴展因子為k=2。其擴展不確定度為:1.01×2=2.02 mg/kg

3結果

貝類樣品中石油烴的含量為：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，擴展因子為2)。

4討論

采用分子熒光法測定貝類產品中石油烴的含量，測定結果的擴展不確定度為2.02 mg/kg，測定結果表示為(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于樣品皂化不完全，造成較大的損失,使其成為貝類樣品石油烴含量測試過程中不確定度的主要來源。因此減少皂化反應過程中的損失，提高皂化樣品的回收率，可以有效的減少測量過程中的不確定度，從而提高檢測結果的正確度。

參考文獻

［1］ GB 17378.6-2007，海洋監測規范 第6部分：生物體分析［S］.北京：中國標準出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，測量不確定度評定與表示［S］.北京：中國計量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器檢定規程［S］.北京：國家質量監督檢驗檢疫總局，2006

［4］ 陳妙瑞，閆鶴，石磊. 石墨爐原子吸收法測定肉制品中鎘的過程中的不確定度評定［J］.現代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖國軍，等 石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鎘含量不確定度的評定［J］.微量元素與健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.

式中：

b為標準曲線斜率b=5.065；

a為標準曲線的截距a=-0.137 4；

P為待測樣品的重復次數P=3；

n為回歸曲線的點數n=18；

c為待測樣品濃度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0為回歸曲線上各點濃度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i為各標準液實際熒光強度值。

帶入數值計算得曲線擬合所引入的合成不確定度：u(擬合)=0.103 mg/L。由標準曲線擬合所帶來的相對合成不確定度為：uref(擬合)=u(擬合)/ c0=2.38%。

2.3測定液制備過程中引入的不確定度

2.3.1稱量樣品引入的不確定度稱量過程中的不確定度屬于B類不確定度。本文測量使用萬分之一的電子天平，其稱樣量準確至0.000 1 g,根據CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》附錄G(不確定度的常見來源和數值),該準確級天平的最大允差是±0.05 mg,選用矩形均勻分布,取k=3計算結果為：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除稱量器皿重量和稱樣共需稱2次，則稱取3.125 3 g貝類產品由天平引起的相對合成不確定度為：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2樣品皂化回收率產生的不確定度本次測試的加標回收率為79%~84%，則由于樣品回收率引入的不確定度為（取JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中的近似公式計算）［2］：

uref（樣品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液過程中引起的不確定度實驗溫度下，10 mL A級刻度吸管的的允差為±005 mL取矩形均勻分布（k=3）由此帶來的不確定度分量為:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由溫度變化帶來的不確定度（假設溫度變化在±5℃），則u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，則由刻度吸管引起的合成不確定度為：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相對不確定度為：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

測試樣品制備過程中引入的相對合成不確定度為：

uref（樣品）=uref(m)2+uref（樣品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4結果的重復性帶來的不確定度

樣品在重復條件下獨立測試三次的平均值為9.08 mg/kg（三次測定值見表2）。計算單次測量的不確定度為［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算數平均值的合成不確定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相對合成不確定度為:uref(重復性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5貝類產品石油烴測定中的相對合成不確定度

uref=uref（曲線配制）2+uref（曲線擬合）2+uref（測試液制備）2+uref（重復性）2

=11.1%。則u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6擴展不確定度

取置信概率95%，擴展因子為k=2。其擴展不確定度為:1.01×2=2.02 mg/kg

3結果

貝類樣品中石油烴的含量為：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，擴展因子為2)。

4討論

采用分子熒光法測定貝類產品中石油烴的含量，測定結果的擴展不確定度為2.02 mg/kg，測定結果表示為(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于樣品皂化不完全，造成較大的損失,使其成為貝類樣品石油烴含量測試過程中不確定度的主要來源。因此減少皂化反應過程中的損失，提高皂化樣品的回收率，可以有效的減少測量過程中的不確定度，從而提高檢測結果的正確度。

參考文獻

［1］ GB 17378.6-2007，海洋監測規范 第6部分：生物體分析［S］.北京：中國標準出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，測量不確定度評定與表示［S］.北京：中國計量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器檢定規程［S］.北京：國家質量監督檢驗檢疫總局，2006

［4］ 陳妙瑞，閆鶴，石磊. 石墨爐原子吸收法測定肉制品中鎘的過程中的不確定度評定［J］.現代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖國軍，等 石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鎘含量不確定度的評定［J］.微量元素與健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.

式中：

b為標準曲線斜率b=5.065；

a為標準曲線的截距a=-0.137 4；

P為待測樣品的重復次數P=3；

n為回歸曲線的點數n=18；

c為待測樣品濃度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0為回歸曲線上各點濃度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i為各標準液實際熒光強度值。

帶入數值計算得曲線擬合所引入的合成不確定度：u(擬合)=0.103 mg/L。由標準曲線擬合所帶來的相對合成不確定度為：uref(擬合)=u(擬合)/ c0=2.38%。

2.3測定液制備過程中引入的不確定度

2.3.1稱量樣品引入的不確定度稱量過程中的不確定度屬于B類不確定度。本文測量使用萬分之一的電子天平，其稱樣量準確至0.000 1 g,根據CNAS-GL06《化學分析中不確定度的評估指南》附錄G(不確定度的常見來源和數值),該準確級天平的最大允差是±0.05 mg,選用矩形均勻分布,取k=3計算結果為：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除稱量器皿重量和稱樣共需稱2次，則稱取3.125 3 g貝類產品由天平引起的相對合成不確定度為：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2樣品皂化回收率產生的不確定度本次測試的加標回收率為79%~84%，則由于樣品回收率引入的不確定度為（取JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中的近似公式計算）［2］：

uref（樣品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液過程中引起的不確定度實驗溫度下，10 mL A級刻度吸管的的允差為±005 mL取矩形均勻分布（k=3）由此帶來的不確定度分量為:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由溫度變化帶來的不確定度（假設溫度變化在±5℃），則u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，則由刻度吸管引起的合成不確定度為：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相對不確定度為：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

測試樣品制備過程中引入的相對合成不確定度為：

uref（樣品）=uref(m)2+uref（樣品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4結果的重復性帶來的不確定度

樣品在重復條件下獨立測試三次的平均值為9.08 mg/kg（三次測定值見表2）。計算單次測量的不確定度為［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算數平均值的合成不確定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相對合成不確定度為:uref(重復性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5貝類產品石油烴測定中的相對合成不確定度

uref=uref（曲線配制）2+uref（曲線擬合）2+uref（測試液制備）2+uref（重復性）2

=11.1%。則u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6擴展不確定度

取置信概率95%，擴展因子為k=2。其擴展不確定度為:1.01×2=2.02 mg/kg

3結果

貝類樣品中石油烴的含量為：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，擴展因子為2)。

4討論

采用分子熒光法測定貝類產品中石油烴的含量，測定結果的擴展不確定度為2.02 mg/kg，測定結果表示為(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于樣品皂化不完全，造成較大的損失,使其成為貝類樣品石油烴含量測試過程中不確定度的主要來源。因此減少皂化反應過程中的損失，提高皂化樣品的回收率，可以有效的減少測量過程中的不確定度，從而提高檢測結果的正確度。

參考文獻

［1］ GB 17378.6-2007，海洋監測規范 第6部分：生物體分析［S］.北京：中國標準出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，測量不確定度評定與表示［S］.北京：中國計量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器檢定規程［S］.北京：國家質量監督檢驗檢疫總局，2006

［4］ 陳妙瑞，閆鶴，石磊. 石墨爐原子吸收法測定肉制品中鎘的過程中的不確定度評定［J］.現代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖國軍，等 石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鎘含量不確定度的評定［J］.微量元素與健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.