氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定綠豆中砷的測量不確定度評定

(西安海關(guān)(原陜西出入境檢驗檢疫局)，西安 710068)

1 概述

砷是一種類金屬元素，具有較高的生物毒性，以化合物形式廣泛存在于地表、土壤、水、大氣、食物及生物體內(nèi)[1，2]。2017年9月發(fā)布實施的《GB 2762—2017食品安全國家標準食品中污染物限量》要求，谷物及其制品中總砷限量為0.5 mg/kg[3]。對其含量進行準確測定在食品檢測中很重要。目前，對食品中總砷的測定主要有電感耦合等離子體質(zhì)譜法、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法、銀鹽法等[4]。其中，《GB 5009.11—2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》中總砷的測定第二法即采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法。氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定微量砷含量的分析方法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、簡便易操作的特點，是砷含量分析的主要方法[5]。

在實驗室檢測過程中，分析結(jié)果往往具有誤差而不能得到真值。為評價測定結(jié)果的質(zhì)量，衡量測定條件和方法是否可靠，實驗室需要找出影響測定結(jié)果質(zhì)量的因素。測量不確定度(Measurement uncertainty)是根據(jù)所用到的信息，表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的非負參數(shù)[6，7]。目前，測量不確定度已經(jīng)作為一個主要的指標和項目要求，被中國實驗室認可委員會列入檢測能力認可的指標之中[8]。

本文選取綠豆做樣品，根據(jù)《JJF1059.1—2012測量不確定度評定與表示》[9]，對氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定砷含量的各個環(huán)節(jié)和影響因素進行了考察，分析評估測量不確定度，找出影響其測量不確定度的主次因素，改善測量過程，有效減小誤差，提高檢測技術(shù)質(zhì)量。

2 實驗部分

2.1 砷測定依據(jù)

《GB5009.11—2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》第一篇總砷的測定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法。

2.2 儀器耗材

2.2.1 儀器

AFS-9130雙道原子熒光光度計,由北京吉天儀器有限公司制造；電子天平：感量為0.1mg；控溫電熱板：50℃～200℃；高速粉碎機。

2.2. 2主要試劑耗材

砷標準儲備液(1000mg/L，北京神州科創(chuàng)生物科技有限公司)；硝酸(優(yōu)級純)；高氯酸(優(yōu)級純)；硫酸(優(yōu)級純)；硼氫化鉀(優(yōu)級純)；硫脲(分析純)；抗壞血酸(優(yōu)級純)。

2.3 測定方法

2.3.1 樣品制備

根據(jù)《GB/T 5009.1—2003食品衛(wèi)生檢驗方法理化部分總則》[10]規(guī)定，制取綠豆樣品，將均勻的綠豆隨機取樣磨粉。依據(jù)《GB 5009.11—2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》第一篇總砷的測定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法進行試驗。

稱取試樣1.0g～1.2g(精確至0.001g)，置于50mL錐形瓶中，同時做兩份試劑空白。加硝酸20 mL，高氯酸4mL，硫酸1.25 mL，搖勻后放置過夜。置于電熱板上加熱消解。若消解液處理至1mL左右時仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷，補加硝酸5～10 mL，再消解至2mL左右觀察，如此反復兩三次，注意避免炭化。繼續(xù)加熱至消解完全后，再持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸的白煙散盡，硫酸的白煙開始冒出。冷卻，加水25 mL，再蒸發(fā)至冒硫酸白煙。冷卻，用水將內(nèi)溶物轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶或比色管中，加入硫脲+抗壞血酸2mL，補水至刻度并混勻，放置30min，備測。按同一操作方法作空白。

2.3.2 儀器條件

負高壓：260V；砷空心陰極燈電流60mA；載氣：氬氣；載氣流速：400mL/min；屏蔽氣：氬氣，屏蔽氣流速：800 mL/min；測量方式：熒光強度；讀數(shù)方式：峰面積。

2.3.3 測量樣品

以硼氫化鉀為還原劑，將樣品導入原子熒光光度計中，根據(jù)標準系列進行定量。

2.3.4 標準溶液制備

用1000μL可調(diào)移液器吸取1mL砷標準儲備液(1000mg/L),逐級稀釋定容到25mL容量瓶，制成50ng/mL砷標準工作液(標準系列儀器根據(jù)配制的50ng/mL砷標準工作液自動稀釋)。

2.3.5 比較定量

待測樣品與標準系列比較定量。

3 測量不確定度識別、分析及量化

3.1 建立數(shù)學模型

根據(jù)《GB 5009.11—2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》第一篇總砷的測定第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法中總砷含量計算公式建立數(shù)學模型如下：

(1)

式中：

X:試樣中總砷的含量，單位為毫克每千克(mg/kg)或毫克每升(mg/L)；

C0:試樣被測液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

V:試樣消化液總體積，單位為毫升(mL)；

m: 試樣質(zhì)量 (或體積) ，單位為克(g)或毫升(mL)；

1000:換算系數(shù)。

3.2 測量不確定度識別

按照數(shù)學模型(1)以及方法概要，分析不確定來源主要有以下8個方面：

1)測量重復性引入的標準不確定度u0；

2)試樣被測液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度測定引入的標準不確定度u1(即校準曲線校準引入的不確定度)；

3)試樣定容引入的標準不確定度u2；

4)樣品的質(zhì)量測量不準引入的標準不確定度u3；

5)總砷標準儲備液引入的標準不確定度u4；

6)稀釋過程引入的標準不確定度u5；

7)取樣引入的標準不確定度u6；

8)試劑空白引入的標準不確定度u7。

3.3測量重復性引入的標準不確定度u0

按照2實驗部分方法對同一樣品進行6次重復試驗(表1)，結(jié)果分別為：

表1 綠豆中砷含量的重復測定值

平均值為：As(mg/kg)=0.031 mg/kg

3.4 校準曲線校準引入的標準不確定度u1

制備5個不同濃度砷標準溶液,每個濃度用原子熒光光度計測3次，得到相應的熒光強度值A，用最小二乘法擬合，獲得直線方程A=b×c+a及線性相關(guān)系數(shù)r，列于表2。

表2 總砷標準溶液c和熒光強度值A以及最小二乘法擬合直線

按照2 實驗部分方法對樣品測定液測量6次(p=6)；其平均熒光強度值A為310.46，代入直線方程的樣品濃度C0=1.24ng/mL，所需計算數(shù)據(jù)見表3。

表3 評估校準曲線校準引入的標準不確定度u1所需計算數(shù)據(jù)

校準曲線校準引入的標準不確定度

u1:從標準曲線求校準曲線校準引入的不確定度；

s1:標準溶液吸光度殘差的標準差(貝塞爾公式)；

p:樣品溶液測定次數(shù)；

n:標準系列測定次數(shù)；

a:標準曲線的截距；

b:標準曲線斜率；

C0:試樣被測液扣除試劑空白消化液后總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

ci:標準溶液系列總砷的濃度，單位為納克每毫升(ng/mL)；

Ai:標準系列溶液的熒光強度測定值。

3.5 試樣定容引入的標準不確定度u2

本實驗在20℃進行，溫度對體積的影響可忽略。

3.6 樣品的質(zhì)量測量不準引入的標準不確定度u3

≈0.00289

3.7 砷標準儲備液引入的標準不確定度u4

3.8 稀釋過程引入的標準不確定度u5

3.9 取樣引入的標準不確定度u6

綠豆樣品的制取符合《GB/T 5009.1—2003食品衛(wèi)生檢驗方法理化部分總則》規(guī)定，將均勻的綠豆隨機取樣磨粉，取樣不確定度可忽略。

3.10 試劑空白引入的標準不確定度u7

使用優(yōu)級純硝酸，符合《GB 5009.11—2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》的要求，因此，扣除空白導致的總砷的微小變化產(chǎn)生的影響可忽略。

3.11 計算合成標準不確定度uc

各不確定度分量值見表4。

表4 各不確定度分量值

uc=0.031 mg/kg×0.029=0.00090 mg/kg

3.12 計算擴展不確定度U

根據(jù)《JJF 1059.1—2012 測量不確定度評定與表示》, 在一般情況下, 取k=2, 置信水平為0.95, 計算擴展不確定度:

U=k×uc=2×0.00090 mg/kg=0.0018 mg/kg

3.13 結(jié)果表示

X=0.031mg/kg,U=0.002mg/kg,k=2。

4 結(jié)論

綜上，影響氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定綠豆中砷的測量不確定度的主要因素是原子熒光強度,其它如樣品稱量、標準物質(zhì)的配制、量器精確度等是對其測定不確定度的影響是次要的。