原子吸收分光光度計(jì)石墨爐法測定食品中鎘的不確定度評(píng)定

王 超 ，劉 楊 ，蔣祥飛，湯有宏，2

(1.安徽古井貢酒股份有限公司，安徽亳州 236820；2.安徽省固態(tài)發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，安徽亳州 236820)

采用GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》檢測水樣中鎘的含量，水樣前處理有壓力罐消解法、微波消解法、濕式消解法、干灰化法4 種方法，其中微波消解法耗時(shí)最短，效率最高，是最為合適的方法。為確保微波消解法檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，對其檢測過程中影響結(jié)果的因素進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)影響因素對檢測結(jié)果的綜合影響程度，進(jìn)而對此方法進(jìn)行不確定度評(píng)定。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

試樣：用水樣取代了試樣進(jìn)行試驗(yàn)，水樣為生活飲用水。

試劑：硝酸（HNO3），優(yōu)級(jí)純；過氧化氫（H2O2，30%）。

硝酸溶液（1 %）：取10.0 mL 硝酸加入100 mL水中，稀釋至1000 mL。

標(biāo)準(zhǔn)品：經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(鎘1 mg/mL)。國家標(biāo)準(zhǔn)樣品編號(hào)GSB 04-1721-2004，唯一標(biāo)識(shí)183012-3，質(zhì)量濃度1000 μg/mL，有效期為2020年3月6日。

儀器設(shè)備：原子吸收分光光度計(jì)，附石墨爐；1 mL 移液管、5 mL 移液管、25 mL 容量瓶、100 mL 容量瓶。

注1：除非另有說明，本方法所用試劑均為分析純，配制溶液用水為GB/T 6682規(guī)定的二級(jí)水。

注2：所用玻璃儀器均需以硝酸溶液（1+4）浸泡24 h 以上，用水反復(fù)沖洗，最后用去離子水沖洗干凈。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

1.2.1 鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）

直接購買經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL)作為鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。其標(biāo)準(zhǔn)溶液編號(hào)為GSB 04-1721-2004，唯一標(biāo)識(shí)為183012-3，質(zhì)量濃度為1000 μg/mL，有效期至2020年3月6日。

1.2.2 鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）

準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）1.00 mL于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混勻。

1.2.3 鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）

準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混勻。

1.2.4 鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（3 μg/L）

準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100 μg/L）3.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混勻。

1.3 不確定度評(píng)定依據(jù)

以下列兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)：JJF 1059.1—2012《測量不確定度評(píng)定與表示》；GB/T 27411—2012《檢測實(shí)驗(yàn)室中常用不確定度評(píng)定方法與表示》。

1.4 檢測方法

1.4.1 檢測方法

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》試樣消解中微波消解處理樣品后測定的方法。

1.4.2 方法原理

試樣經(jīng)灰化或酸消解后，注入一定量樣品消化液于原子吸收分光光度計(jì)石墨爐中，電熱原子化后吸收228.8 nm 共振線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸光度值與鎘含量成正比，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。

1.4.3 方法簡述

吸取水樣5.00 mL 置于微波消解罐中，加5 mL硝酸和2 mL 過氧化氫。微波消化程序可以根據(jù)儀器型號(hào)調(diào)至最佳條件。消解完畢，待消解罐冷卻后打開，消化液呈無色或淡黃色，加熱趕酸至近干，用少量硝酸溶液（1 %）沖洗消解罐3 次，將溶液轉(zhuǎn)移至10 mL 或25 mL 容量瓶中，并用硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混勻備用；同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。上機(jī)測試。

1.5 數(shù)學(xué)模型

式中：X—試樣中鎘含量，mg/kg或mg/L；

c1—試樣消化液中鎘含量，μg/L；

c0—空白液中鎘含量，μg/L；

V—試樣消化液定容總體積，mL；

m—試樣質(zhì)量或體積，g或mL；

1000—換算系數(shù)。

1.6 不確定來源分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析及方法簡述，可知食品中鎘的測定不確定度來源于以下6個(gè)分量：

（1）鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）；

（2）試樣消化液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）；

（3）試樣移取體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）；

（4）原子吸收光譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（A）；

（5）試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）；

（6）試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（K）。

則有：

2 不確定度評(píng)定

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）：直接購買經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL)作為鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。其標(biāo)準(zhǔn)溶液編號(hào)為GSB 04-1721-2004，唯一標(biāo)識(shí)為183012-3，質(zhì)量濃度為1000 μg/mL，有效期至2020年3月6日。

鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）：準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混勻。

鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）：準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混勻。

鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液（3 μg/L）：準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100 μg/L）3.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混勻。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度ur（C）

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）主要來源標(biāo)準(zhǔn)溶液本身及配制過程引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法可知，標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度來自于4個(gè)分量：

（1）鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）；

（2）鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）；

（3）鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）；

（4）鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液（3 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C3）。

2.1.3 鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）

國家樣品標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GSB 04-1721-2004，唯一標(biāo)識(shí)為183012-3 的鎘（Cd）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有效期至2020 年3 月6 日，其證書上給出相對擴(kuò)展不確定度為0.7%，K=2，則有：

2.1.4 鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）

來自于3 個(gè)分量：鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）、1 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）。

（1）鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C0）=0.0035（見2.1.3）；

（2）1 mL移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）來自兩個(gè)分量：

A.移液管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V11）

1 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.007 mL，按均勻分布有：

B.移液管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V12）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

1 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(3)100 mL容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）來自兩個(gè)分量：

A.容量瓶的容量引入的不確定度u（V21）

100 mL 容量瓶的容量允許偏差為±0.10 mL，按均勻分布有：

B.容量瓶溫度變化引入的不確定度u（V22）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

所以鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）為：

2.1.5 鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）

來自于3 個(gè)分量：鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）、1 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）。

（1）鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C1）=5.38×10-3（見2.1.4）；

（2）1 mL移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V1）=0.0040（見2.1.4（2））；

（3）100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）=8.4×10-4（見2.1.4(3)）；

則鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）為：

2.1.6 鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液（3 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C3）

來自于3 個(gè)分量：鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）、100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）和5 mL 移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）。

（1）鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液（100 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C2）=6.76×10-3（見2.1.5）；

（2）100 mL 容量瓶引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V2）=8.4×10-4（見2.1.4(3)）；

（3）5 mL移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V3）來自兩個(gè)分量：

A.移液管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V31）

5 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.015 mL，按均勻分布有：

B.移液管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V32）

設(shè)置溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

5 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液（3 μg/L）引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C3）：

2.1.7 綜上可知標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（C）

2.2 試樣消化液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）

由實(shí)驗(yàn)方法可知，試樣消化液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）即為25 mL A 級(jí)容量瓶的容量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V），其來自于兩個(gè)分量：25 mL A 級(jí)容量瓶的容量引入的不確定度u（V41）和25 mL A 級(jí)容量瓶溫度變化引入的不確定度u（V42）。

2.2.1 25 mL A級(jí)容量瓶的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V41）

25 mL A級(jí)容量瓶的容量允許偏差為±0.03 mL，按均勻分布有：

2.2.2 25 mL A級(jí)容量瓶溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V42）

設(shè)置溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

試樣消化液定容體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）即25 mL A 級(jí)容量瓶的容量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）為：

2.3 試樣移取體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）

由實(shí)驗(yàn)方法可知，試樣移取體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）即為5 mL A級(jí)單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）其來自于兩個(gè)分量：5 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管容量引入的不確定度u（m1）和5 mL A級(jí)單標(biāo)移液管溫度變化引入的不確定度u（m2）。

2.3.1 移液管的容量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m1）

5 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管的容量允許偏差為±0.015 mL，按均勻分布有：

2.3.2 移液管溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m2）

設(shè)溫度變化為±5 ℃，20 ℃時(shí)水的膨脹系數(shù)α=2.1×10-4℃，按均勻分布，則有：

試樣移取體積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）即為5 mL A 級(jí)單標(biāo)移液管引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（m）為：

2.4 原子吸收光譜儀引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（A）

儀器經(jīng)檢定知原子吸收光譜儀引入的不確定度為：

2.5 試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）

按照GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)6 次（n=6），分析同一水樣中鎘的含量，水樣測定結(jié)果見表1。

則試樣重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（S）為：

2.6 試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（K）

表1 水樣測定結(jié)果

按照GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》重復(fù)進(jìn)行試劑空白試驗(yàn)6 次（n=6），分析空白中鎘的含量，測定結(jié)果見表2 試劑空白測定結(jié)果。

表2 試劑空白測定結(jié)果

則試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（K）為：

2.7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.8 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×ur（X）=0.10×2=0.20 μg/L。

2.9 測量結(jié)果不確定度報(bào)告

3 結(jié)論

本次不確定度評(píng)定依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評(píng)定與表示》和GB/T 27411—2012《檢測實(shí)驗(yàn)室中常用不確定度評(píng)定方法與表示》兩個(gè)不確定度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，對GB 5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》中微波消解法檢測水樣中鎘含量的方法進(jìn)行不確定評(píng)定，其檢測過程中的不確定度來源主要有鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液引入不確定度、試樣消化液定容體積引入的不確定度、試樣移取體積引入的不確定度、原子吸收光譜儀引入的不確定度、試樣重復(fù)性檢測引入的不確定度、試劑空白試驗(yàn)重復(fù)性檢測引入的不確定度6 個(gè)分量，對上述6 個(gè)分量進(jìn)行不確定度評(píng)定，最終得出擴(kuò)展不確定度為包含因子k=2 時(shí)擴(kuò)展不確定度U=0.20 μg/L，水樣中鎘的含量為2.41±0.20（μg/L）［k=2］。