離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽含量的不確定度評價

李瀅倩 王洋 張琳琳

摘 要：本文應用測量不確定度理論，建立不確定度的數學模型，對離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽含量的不確定度進行評價，找出影響不確定度的因素，量化了不確定度的分量，求出合成不確定度和擴展不確定度。

關鍵詞：不確定度 離子色譜法 蔬菜 硝酸鹽

測量不確定度是反映檢測結果可信度和準確性的重要參數，一份完整的檢測報告應該包含對其測量不確定度分析[1]。對測試結果進行不確定度評價既是滿足GB/T ?27025[2]中對測試實驗室的要求，也是對測試結果可信度的表示。本文根據JJF ?1135[3]要求與原則對離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽含量的不確定度進行分析評價。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：美國戴安公司ICS-5000型離子色譜儀，AS19（4×250mm）離子色譜分析柱，電導檢測器。

試劑：水中硝酸根離子標準溶液GBW（E）080264，1000mg/L;氫氧化鉀溶液（1mol/L）。

1.2 測試方法

按照NY/T ?1375-2007[4]的方法進行測定：稱取5.00g蔬菜（白菜）樣品置于250mL錐形瓶中，加入1mL氫氧化鉀溶液（1mol/L）和100mL（70～80℃）熱水;置超聲波中提取30min，取出冷卻至室溫，然后定量轉入200mL容量瓶中，用水定容至刻度，混勻后靜置10min。將試樣經0.22μm濾膜過濾后，取3～5mL以低于2mL/min的流速過固相萃取柱，棄去前1mL流出液，收集其后的流出液至樣品瓶中，上機測試。以保留時間定性，以峰面積和硝酸鹽濃度繪制標準曲線，從標準曲線上查的樣品溶液中硝酸鹽的濃度，按式（1）計算樣品中硝酸鹽的含量。

2 數學模型

式中：W-試樣中硝酸鹽的含量，mg/kg;

C-由標準曲線得到樣品溶液中硝酸鹽的含量，mg/L;

V-樣品溶液定容體積，mL;

m-樣品質量，g;

考慮到樣品的均勻性以及前處理對測定結果不確定度產生的影響，取修正因子，則式（1）轉化為：

3 不確定度來源

離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽的相對不確定度主要來源有：

1、樣品溶液中硝酸鹽濃度C引入的不確定度u（C）。

2、定容體積V的不確定度u（V）。

3、稱樣量m的不確定度u（m）。

4、樣品前處理引入的不確定度u（f）。

4 各分量不確定度的計算

4.1 樣品溶液中硝酸鹽濃度的相對標準不確定度urel（C）

4.1.1 標準物質不確定度及配制標準溶液產生的不確定度urel1

①硝酸鹽標準物質引入的不確定度urel（Cs）

水中硝酸根離子標準溶液證書[GBW（E）080264]給出其擴展不確定度為0.7%（k=2），屬B類不確定度，按均勻分布轉化成相對標準不確定度urel（Cs）=0.7%/2=0.35%。

②容量瓶和移液管引入的標準不確定度urel（V）

根據常用玻璃量器檢定規程（JJG196-2006），查得量器容量允差，按均勻分布k= ? 3 ，容量瓶和移液管的B類不確定度u（V）=允差/ ? ?3和由溫差效應引起的不確定度u（△V）=△V/ ? 3 ，則

，結果見表1。

配制標準溶液過程中產生的不確定度：

a.1mL單標移液管吸取1.00mL硝酸根標準溶液到100mL容量瓶，用去離子水定容配制標準工作液1，引入的標準不確定度：

b.10mL單標移液管吸取10.0mL硝酸根標準溶液到100mL容量瓶，用去離子水定容配制標準工作液2，引入的標準不確定度：

c.分別用2mL、5mL、10mL單標移液管吸取標準工作液1和用2mL、5mL單標移液管吸取標準工作液2定容至100mL容量瓶，引入的不確定度為urel（2）=0.313%;urel（3）=0.294%;urel（1）=0.145%。

標準溶液配制和稀釋引入的相對標準不確定度

4.1.2 擬合標準曲線求C時產生的不確定度urel2

分別對5個濃度的硝酸根標準溶液用離子色譜進行3次重復測量，得到相應的峰面積見表2。

利用表2中的數據，得線性方程（A=a+bC）為：A=0.620*C-0.022;相關系數r=0.999。

按實驗方法對樣品溶液重復測定6次，由線性方程求得硝酸根的平均濃度C1，則擬合曲線求C時產生的標準不確定度為

式中：S（A）為標準溶液峰面積的殘差別的標準差;

C為標準溶液的平均濃度;

n為標準溶液的測定總次數，n=15;

p為樣品的測定次數，p=6。

根據公式（3）和公式（4），求得C的標準不確定度u2（表3）。

則樣品溶液中硝酸鹽含量C測定的合成相對標準不確定度為：urel（C）= u2rel1+u2rel2= 0.00892+0.0232=2.466%

4.2 樣品溶液定容產生的標準不確定度u（V）

樣品溶液用200mL容量瓶定容，引入的相對標準不確定度urel（V200）=0.065%

4.3 樣品稱量引入的不確定度u（m）

用1‰天平稱取樣品5.00g，天平法定允許誤差為±0.001g，取均勻分布，引入的不確定度urel（m）=0.001/（ ?3 ?×5.000）=0.0115%

4.4 樣品前處理產生的不確定度u（f）

樣品前處理產生的相對不確定度ure（f）是由樣品取樣代表性、樣品制備均勻性、硝酸鹽溶出的完全程度以及過固相萃取柱產生的損耗等因子組成，很難分別進行量化。我們采用同一樣品進行重復處理，取6次的測試結果計算相對標準偏差來評估樣品前處理產生的不確定度，測試結果如表4所示。

5 合成標準不確定度

根據各分量的計算結果得到蔬菜樣品中硝酸鹽含量測定的合成相對標準不確定度為：

urel（w）= u2rel（C）+u2rel（V）+u2rel（m）+u2rel（f）

= 2.4662+0.0652+0.01152+1.3642=2.82%

本次實驗硝酸鹽含量Cx=32.56mg/kg，樣品中硝酸鹽含量測定的合成標準不確定度為：uc（Cx）=32.56×2.82%=0.92mg/kg

6 擴展不確定度

取包含因子k=2（95.00%置信度），則

U=kuc（Cx）=2×0.92=1.84mg/kg

7 報告測量結果和擴展不確定度

離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽含量測定結果為Cx=32.56 mg/kg，擴展不確定度U=1.84mg/kg，k=2。

8 討論

離子色譜法測定蔬菜中硝酸鹽含量的不確定度來源主要考慮了標準溶液配制引入的不確定度;擬合標準曲線引入的不確定度;樣品定容體積引入的不確定度;樣品稱量引入的不確定度;樣品前處理引入的不確定度。從不確定度的各個分量計算結果可以看出，擬合標準曲線和樣品前處理對不確定度結果貢獻較大。因此在以后的檢驗工作中應該在樣品處理過程加強控制，保證取樣均勻性，操作規范性，減小因樣品處理產生的不確定;保證儀器的平穩運行，減小因儀器波動而產生的不確定度。

參考文獻

[1] 中國實驗室國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南[M].北京：中國計量出版社，2002.

[2] GB/T ?27025-2008 ?idt ?ISO/IEC ?17025：2005，檢測和校準實驗室能力的通用要求[S].

[3] JJF ?1135-2005，化學分析測量不確定度評定[S].

[4] NY/T ?1375-2007，植物產品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定離子色譜法[S].