液相色譜-原子熒光光譜法測定稻谷中 無機砷含量的不確定度評定

胡桂英，鄒邵華，汪文姝

（長春市糧油衛(wèi)生檢驗監(jiān)測站，吉林長春 130103）

砷是一種類金屬物質，存在于自然界中或由人類活動而產生，分為無機砷和有機砷[1]。無機砷具有較高的毒性，對人體健康有很多嚴重的危害，如導致心血管疾病、癌癥等[2]。水稻比其他谷物更容易積累更多的砷，研究表明，稻米累積無機砷的量可以超過大麥和小麥的10倍[3-5]。在GB 2762—2017中規(guī)定，稻谷中無機砷（以糙米計）限量為0.2 mg·kg-1，因此準確分析稻谷中無機砷的含量對評價人群無機砷攝入風險具有重要的意義。基于CNAS—GL01—G003：2021 測量不確定度的要求[6]中第6條要求，本文參照JJF 1059.1—2012[7]，依據GB 5009.11—2014[8]對整個檢測過程進行了不確定度的評價，以期為提高檢測結果的準確性提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

糙米，將稻谷脫殼制備成糙米。

亞砷酸根As（Ⅲ）標準物質[編號：GBW08666；質量濃度：以砷（As）計，為（75.7±1.2） μg·g-1，以亞砷酸根（AsO33-）計，為（124.3±2.0） μg·g-1]，中國計量科學院；砷酸根As(Ⅴ)標準物質（編號：GBW08667；質 量 濃 度：以 砷（As）計，為（17.5±0.4） μg·g-1， 以砷酸根（AsO53-）計，為（32.4±0.7） μg·g-1]，中國計量科學院；硝酸、鹽酸、氫氧化鉀，均為優(yōu)級純，北京化工廠；硼氫化鉀（分析純），aladdin試劑；磷酸二氫銨、磷酸氫二銨，均為優(yōu)級純，北京化工廠；實驗用水（自制）。

SAP-50-LC/AFS-8330型液相原子熒光儀，北京吉天儀器；TD5E型離心機，長沙英泰儀器有限公司；DHG-9053A型電熱恒溫箱，上海申賢恒溫設備廠；PHS-3E型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；JA2003型電子天平，上海精科天平廠； GM-0.33A型隔膜真空泵，天津市津騰實驗設備有限公司；有機濾膜（孔徑為0.45 μm），上海安譜實驗科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 方法標準

無機砷測定的標準方法為GB 5009.11—2014第二篇 第一法：液相色譜-原子熒光光譜法[8]。

1.2.2 儀器條件

（1）SAP-50-LC條件。色譜柱：陰離子交換色譜柱（柱長250 mm，內徑4 mm）；流動相：1 L水中加入1.725 g磷酸二氫銨和0.206 4 g磷酸氫二銨，混合均勻，pH值約為5.99；流速：1.0 mL·min-1；進樣體積：100 μL。

（2）原子熒光光譜儀條件。載氣流速： 400 mL·min-1；負高壓：295 V；燈電流：90 mA；載液：7%鹽酸；輔助氣流速：400 mL·min-1；還原劑：2% KBH4+0.5% KOH。

1.2.3 試樣前處理

按照GB 5009.11—2014第二篇 第一法：液相色譜-原子熒光光譜法（Liquid Chromatography-Atomic Fluorescence Spectroscopy，LC-AFS）法[8]中27.2.1的方法進行處理。

1.2.4 標準溶液的配制

（1）三價砷標準使用溶液配制。稱取三價砷標準物質0.330 7 g，置于25 mL容量瓶中，用水定容至刻度（濃度為1.0 μg·mL-1，以As計）。

（2）五價砷標準使用溶液配制。稱取五價砷標準物質1.428 9 g，置于25 mL容量瓶中，用水定容至刻度（濃度為1.0 μg·mL-1，以As計）。

（3）混合標準使用溶液配制。準確吸取2.5 mL三價砷標準使用溶液，2.5 mL五價砷標準使用溶液，一起置于25 mL容量瓶，用水定容至刻度（其中，AsO33-為100 ng·mL-1，AsO53-為100 ng·mL-1， 以As計）。

（4）混合標準系列溶液的配制。分別取混合標準使用溶液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、5.0 mL和10.0 mL，置于10 mL容量瓶中，配制成濃度為0 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1、20.0 ng·mL-1、30.0 ng·mL-1、50.0 ng·mL-1和100.0 ng·mL-1的 混 合標準溶液。

2 結果與分析

2.1 數學模型

無機砷含量計算的數學模型為

式中：X為三價砷與五價砷含量，mg·kg-1；C為試樣中三價砷和五價砷濃度，ng·mL-1；C0為樣品空白溶液中的三價砷和五價砷濃度，ng·mL-1；V為稻谷試樣提取液體積，mL；m為糙米質量，g； 1 000為換算系數；取三價砷與五價砷之和作為無機砷含量。

2.2 測量不確定度來源分析

通過文獻[9-16]，分析不確定度主要來自：①標準溶液因素帶入的不確定度，包括標準溶液證書給出不確定度、標準溶液稱量、標準使用液稀釋、配制標準溶液、配制定容過程中溫度變化和標準曲線擬合等因素產生的不確定度；②制備樣品、前處理過程帶入的不確定度，包括樣品均勻性、提取液體積、前處理過程中樣品回收率等因素帶入的不確定度；③稱量樣品引入的不確定度；④重復性測量引入的不確定度。

2.3 無機砷不確定度各分量評定

2.3.1 標準溶液因素帶入的不確定度，urel(d)

（1）標準溶液自身引入的不確定度，urel(d1)。使用的亞砷酸根As（Ⅲ）標準物質，證書給出質量濃度以砷（As）計，為（75.7±1.2） μg·g-1。砷 酸根As（Ⅴ）標準物質[質量濃度：以砷（As）計，為（17.5±0.4） μg·g-1]，按均勻分布考慮，k=則三價砷標液自身引入的相對標準不確定度為；五價砷標液自身引入的相對標準不確定度為=1.32×10-2；標準溶液自身不確定性所引入的相對標準不確定度為

（2）稱量標準溶液引入的不確定度，urel(d2)。分別稱取0.330 7 g三價砷標準物質、1.428 9 g五價砷標準物質，萬分之一天平檢定證書給出的最大允許誤差為0.5 mg。假設為矩形分布，則稱量三價砷標液引入的相對標準不 確定度為稱量 五價砷標液引入的相對標準不確定度為由標準溶液稱量引入的相對標準不確定度為

（3）稀釋標準溶液、配制標準系列過程中，計量器具引入的不確定度，urel(d3)。稀釋標液、配制標準系列過程中，用到的玻璃器具的容量允許誤差依據JJG 196—2006[17]確定，容量瓶按三角分布，吸量管按矩形分布計算，各不確定度來源和計算結果見表1。

表1 標準溶液稀釋、配制過程中由計量器具引入的 不確定度

根據表1中數據，計算稀釋標液、配制標準系列過程中，計量器具引入的相對標準不確定度為

（4）定容標準溶液過程中，溫度變化引入的不確定度，urel(d4)。實驗室溫度在（20±5） ℃內變化，玻璃量器的膨脹系數很小，因此只考慮液體的體積膨脹。純水在20 ℃的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，按均勻分布，則定容標準溶液過程中，溫度變化引入的相對標準不確定度為配制標準系列定容引入的相對標準不確定度為

（5）曲線擬合過程帶入的不確定度，urel(d5)。①對標準系列溶液分別進行測定，每個點測3次，采用最小二乘法進行擬合，測定結果見表2和表3。由表2、表3可知，三價砷與五價砷的標準曲線分別為Y= 2 023.1C-913.41，R2=0.999 5和Y=1 289.3C+532.68，R2=0.999 9。②本實驗對樣品溶液測定6次，由三價砷和五價砷的標準曲線測得As3+平均濃度為 4.493 0 ng·mL-1，As5+平均濃度為2.233 4 ng·mL-1，無機砷的平均含量為0.134 mg·kg-1。

由標準曲線擬合引入的不確定度計算公式為

式中：n為試樣測定次數，n=6；p為標準溶液測定的總次數，p=21；Cj為各標準溶液中三價砷和五價砷的濃度，ng·mL-1；C—為標準溶液濃的平均濃度值，ng·mL-1；C—0為實測樣品溶液的平均濃度值，ng·mL-1；a為標準曲線的截距；b為標準曲線的斜率。

經計算，Sy(As3+)=1 890.05 ng·mL-1；Scc(As3+)= 6 220.83 ng·mL-1；Scc(As5+)=6 220.83 ng·mL-1；Sy(As5+)=607 62 ng·mL-1。

則三價砷和五價砷曲線擬合過程引入的不確定度分別為

無機砷含量測定中由曲線擬合過程引入的相對標準不確定度為

表2 三價砷標準曲線測定結果

表3 五價砷標準曲線測定結果

2.3.2 樣品制備、前處理過程引入的不確定度，urel(q)

（1）樣品均勻程度引入的不確定度，urel(q1)。根據GB 5009.11—2014[8]的規(guī)定，糙米試樣去雜后粉碎，混合均勻，裝入潔凈的聚乙烯瓶中，密封保存?zhèn)溆谩７Q量前攪勻，可以認為樣品是均勻的，由此引入的不確定度可忽略不計。

（2）提取液體積引入的不確定度，urel(q2)。JJG 196—2006[17]規(guī) 定，20 mL單 標 線 吸 量 管（A級）的 最大允許誤差為±0.030 mL，假設為矩形分布，則由移取提取液過程引入的相對標準不確定度為，因20 ℃時檢定20 mL單標線吸量管（A級），而本實驗室溫度在（20±5） ℃，而液體膨脹系數，明顯大于吸量管膨脹系數，所以考慮液體膨脹的影響。提取液濃度僅為0.15 mol·L-1，可忽略其體積膨脹的影響。純水在20 ℃的膨脹系數為2.1×10-4℃-1，由樣品提取液受溫度影響引入的相對不確定度為，則由 提取液體積引入的合成相對標準不確定度為

（3）樣品的回收率引入的不確定度，urel(q3)。上機前處理樣品過程步驟很多，會引起很多不確定度，這一過程通過回收率測定評定。回收率測定結果見表4。

表4 回收率測定結果

2.3.3 樣品稱量引入的不確定度，urel(m)

稱 取 糙 米 試 樣 約1.0 g（.1精 確 到0.001 g），使用的千分之一電子天平，檢定證書給出最大允 許 誤 差 為±0.5 mg，取k=3，則 稱 量 樣 品時，由天平的不確定度引入的相對標準不確定度為

2.3.4 重復測量引入的不確定度，urel(r)

對6份 平 行 樣 品 測 定，結 果 見 表4，由此得到的重復測量引入的不確定度為則重復測量引入的相對標準不確定為

2.4 合成不確定度

將以上各項相對標準不確定度用方和根法合成，得到

無機砷的合成不確定度為u=urel×X—=0.042 4× 0.134=0.005 68 mg·kg-1。

2.5 擴展不確定度

取包含因子k=2，則擴展不確定度為U=k×u=2×0.005 68=0.011 mg·kg-1。

2.6 不確定度報告

液相色譜-原子熒光光譜法測定無機砷含量為（0.134±0.011） mg·kg-1，k=2。

3 結論

本文采用液相色譜-原子熒光光譜法，測定稻谷中無機砷的含量，結果為（0.134±0.011） mg·kg-1， k=2。符合國標GB 5009.11—2014[8]中“29”精密度要求。

通過各分量評定，稻谷中無機砷含量不確定度主要來自標準曲線擬合產生的不確定度，其次為樣品制備、前處理過程引入的不確定度以及稀釋配制標準溶液時由計量器具引入的不確定度，而樣品稱量和重復測定產生的不確定度很小，可忽略不計。因此，在今后測定中要注意對主要影響因素的控制，確保檢驗檢測結果準確可靠。