石墨爐原子吸收光譜法測定食品中鉛含量的不確定度分析

□ 馬 芳 吳 青 洛陽市質量技術監督檢驗測試中心

重金屬鉛對人體健康所造成的危害是非常嚴重的，特別是人體的腎器官。而腎臟是人體排毒的重要器官，鉛會對腎小管造成損傷，影響人體正常的排毒情況。在食用大量的含鉛食物后，嚴重時會導致癌癥或者身體畸形。所以我國在食品安全檢測當中，對于鉛含量的檢測十分嚴格。目前，我國最新的鉛含量檢測方法就是采用石墨原子吸收光譜的方式，來對食品當中的鉛含量進行檢測。通過對食品當中的鉛含量進行檢測，采取石墨原子吸收光譜的檢測方法，食品的樣品要先經過微波消解處理之后，再由石墨爐原子化，然后放在283.300 nm的地方檢測它的吸光程度。根據檢測樣品的濃度，在其范圍內對鉛所吸收的光度值與樣品當中的鉛含量形成正比，最后再根據此樣品在國家標準中的數值來定量。如此一來，有效地使用石墨爐原子吸收光譜來檢測食品當中的鉛含量，能夠獲得一個更加準確的信息數據，保證食品安全。

1 儀器以及所需試劑

1.1 儀器

具有冷凝循環水機和自動進樣器的日立原子吸收分光光度計、能夠控制溫度的電熱爐、高精度電子天秤、干燥箱以及微波消解儀。容量為100 mL的容量瓶；兩個移液管（分別為1 mL和10 mL）。上述的所有玻璃器皿必須要硝酸液浸泡過夜進行消毒，然后用標準的實驗室規定用水反復沖洗[1]。

表1 消解條件參照表

1.2 試劑

高氯酸、濃度為30%的過氧化氫、硝酸、磷酸二氫銨以及硝酸鈀。準備國家標準的鋼鐵材料測試值，對照鉛的標準溶液為1 000 μg/mL。

2 試驗方法

2.1 前期準備工作

樣品的消解條件見表1。

取食品樣品0.25～0.85 g，放到微波消解瓶中，再滴入5 mL的硝酸，按照正規的操作方法使用微波消解儀消解樣品，其條件參照表1。待消解完成后等待溫度下降至手能觸摸時將其取出，將消解瓶放在150 ℃左右的電熱板上趕酸到1 mL左右。然后等消解瓶冷卻后，將瓶中的消化試劑倒入10 mL的容量瓶中。根據相應的濃度從低到高的順序將20 μL的鉛系列溶液和10 μL的磷酸二氫銨——硝酸鈀溶液一起倒入石墨爐，等待它們原子化之后測量它們吸光度的數值[2]。這是測量標準的鉛容量，然后再用相同的方法使用20 μL的樣品溶液和 10 μL的磷酸二氫銨——硝酸鈀溶液一起倒入石墨爐等待原子化后，對其吸光度的數值和剛才測量的標準數值進行比較。

2.2 數學公式

在實驗當中鉛含量的公式呈現為：

X——樣品中的鉛含量；P——樣品溶液當中的鉛濃度；P0——空白溶液當中的鉛濃度；V——樣品消化液的容量體積；M——樣品的總質量。

所以根據測量的方法來看，每個參數之間的數值都是相對獨立的，對于指標的合格度來說可以在各個質量的標準不確定度上進行融合。

3 不確定度的計算

3.1 樣品檢測當中的標準溶液濃度不確定度

我國標準的鋼鐵材料當中所提供的鉛溶液標準濃度是1 000 mg/mL，相對擴展不確定的度為±4 mg/mL，即0.4%，所以它的不確定度為：

3.2 標準溶液配制當中不確定度

標準溶液的調制方法當中，使用2 mL的吸管吸取0.2 mL的儲備液放在100 mL的容量瓶中，再加入硝酸溶液攪拌均勻。假如在這個時候溶液的濃度達到每升1 mg 的時候，則能夠達到鉛濃度的標準值。在使用吸量管分別吸 取 0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL放入100 mL的容量瓶當中，再加入硝酸攪拌均勻，通過計算能得出于 0、10、20、40、60、80 μg/L。

在吸取溶液的時候所采用的單標線吸管必須滿足國家玻璃量器檢測規定的要求，雖然允許有誤差的存在，但是根據情況選取相對應的平均值，對標準不確定度進行分析獲得以下數值。第一，對于吸管的吸取量刻度之間的誤差允許在±0.008 mL，標準誤差為0.008/=0.0046mL；第二，在進行吸取過程中，要對吸取量通過吸管的刻度量進行一個預估，預估的誤差要控制在吸管分度值的1/2，接著采取平均數值計算，得出0.005/=0.0029mL；第三，吸管和溶液的溫度與校正時間會由于一些外界因素導致產生不確定度，根據分析要將室內溫度控制在± 4℃左右，然而空氣當中會含有水蒸氣，所以還要對水蒸氣占比體積有一個良好的計算，根據公式2.1×10-4/℃取得一個相對應的平均值，從而轉化為標準的誤差： 0.00084/=0.0005mL。

（1）再使用10 mL的容量瓶對溶液進行配制，在配制過程中可以忽略以下三個不確定度，第一容量器的體積，對于它的誤差計算0.02/=0.012mL，在選取其中的平均值；第二，對于容積瓶上面的刻度誤差預估±0.005V10選取平均值的誤差計算0.005V10/= 0. 05/= 0.029 mL；第三，溶液溫度和容量瓶的溫度校準因時間不同，所以也會產生不確定度，在實驗的時候最好是在一個恒溫的室內進行，溫度控制在（20±4）℃左右，對于空氣環境當中的水蒸氣進行平均數值的分析選取，通過計算得到的誤差為0.00084/=0.0048mL。

（2）100 mL容量標準不確定度分析：在100 mL的容量瓶當中進行溶液配制，在配制過程中可以忽略以下三個不確定度。第一，容量器的體積，對于它的誤差計算 0.1/=0.04mL，在選取其中的平均值[3]；第二，對于容積瓶上面的刻度誤差預估±0.005V10選取平均值的誤差計算0.005V100/= 0.29 mL；第三，溶液溫度和容量瓶的溫度校準因時間不同，所以也會產生不確定度，在實驗的時候最好是在一個恒溫的室內進行，溫度控制在（20±4）℃左右，對于空氣環境當中的水蒸氣進行平均數值的分析選取，通過計算得到的誤差為0.00084/=0.0048mL。

4 結果

通過以上實驗過程以及每項步驟的計算和誤差測量，對鉛含量的不確定值進行計算得到一個結果樣品中鉛含量為 C=（1.0 ± 0.0128）mg/kg。

5 結語

根據以上的試驗和計算，本次實驗過程采取石墨爐原子吸收光譜的方法，對于食品當中的鉛含量進行一次濃度、取樣以及實驗過程中的容積質量和形式有效準確的測量。從而證明鉛元素的檢測分析方法的準確性是具有較高的可信度和依靠的。在很大的程度上對于我國的食品安全檢測提供了強有力證據，也提高了食品的本身質量安全，推動我國的科技經濟向前不斷發展。