液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀測(cè)定3種砷形態(tài) 最小檢測(cè)量的測(cè)量不確定度評(píng)定

液相色譜原子熒光光譜聯(lián)用儀（Liquid Chromatograph-Atomic Fluorescence Spectrometers，LC-AFS）集合了液相色譜的多組分高效分離優(yōu)勢(shì)和原子熒光光度法的高靈敏度，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)成為As、Hg、Se、Sb等元素形態(tài)分析的重要工具，廣泛用于食品[1-3]、農(nóng)產(chǎn)品[4-5]、水產(chǎn)品[6-7]、藥品[8-9]及環(huán)境檢測(cè)[10-12]等領(lǐng)域。使用液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀分析測(cè)定無(wú)機(jī)砷、有機(jī)砷、無(wú)機(jī)汞、有機(jī)汞等元素形態(tài)的多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，因此其相關(guān)量值的準(zhǔn)確溯源亦變得尤為重要。本文以《液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀檢定規(guī)程》（JJG 1151—2018）[13]和《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059.1—2012）[14]為依據(jù)，對(duì)液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀測(cè)定3種砷形態(tài)最小檢測(cè)量的測(cè)量不確定度進(jìn)行了分析和評(píng)定，以期對(duì)涉及液相色譜原子熒光聯(lián)用儀檢測(cè)方法的量值溯源、質(zhì)量控制等過(guò)程提供幫助。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用砷形態(tài)混合溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及相關(guān)配套設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)所需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和配套器具表

1.2 被測(cè)對(duì)象

液相色譜原子熒光聯(lián)用儀，型號(hào)：LCAFS-8520；廠家：北京海光儀器有限公司。被測(cè)參量見(jiàn)表2。

表2 被測(cè)參量表

1.3 測(cè)量依據(jù)

《液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀檢定規(guī)程》（JJG 1151—2018）。

1.4 環(huán)境要求

溫度：15～30 ℃；濕度：10%RH～80%RH。室內(nèi)清潔，無(wú)易燃易爆物，排風(fēng)正常。

1.5 測(cè)量方法

使用表1中五價(jià)砷As（V）、二甲基砷（Dimethylarsine，DMA）、一甲基砷（Monomethylarsine，MMA）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過(guò)稀釋到規(guī)程規(guī)定的目標(biāo)濃度3 ng·mL-1，連續(xù)進(jìn)樣6次，測(cè)得各樣品組分的峰高及其基線噪聲，計(jì)算液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀對(duì)砷各形態(tài)的最小檢測(cè)量。

2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)上述測(cè)定過(guò)程，建立數(shù)學(xué)模型為

式中：CL為最小檢測(cè)量，ng；Nd為基線噪聲，mV；C為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，ng·mL-1；H為各組分色譜峰高，mV；V為進(jìn)樣體積，μL。

3 不確定度傳播率

根據(jù)測(cè)定過(guò)程，確定不確定度傳播率為

式中：ur(CL)為最小檢測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ur(Nd)為基線噪聲引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ur(C)為工作用標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ur(H)為砷峰高測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ur(V)為進(jìn)樣體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

4 不確定度評(píng)定

根據(jù)最小檢測(cè)量計(jì)算的測(cè)量模型可知，最小檢測(cè)量的不確定度來(lái)源包括基線噪聲引入、工作用標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入、標(biāo)準(zhǔn)溶液峰高的測(cè)量重復(fù)性引入以及進(jìn)樣體積引入，現(xiàn)就主要來(lái)源進(jìn)行分析評(píng)定。

4.1 基線噪聲引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

待儀器開(kāi)機(jī)預(yù)熱色譜柱充分平衡后，進(jìn)樣，重復(fù)測(cè)量基線噪聲（n=10），結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 10次重復(fù)測(cè)量的基線噪聲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

基線噪聲不確定度由基線噪聲測(cè)量重復(fù)性引入，根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算可知s=0.17，故

4.2 工作用標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.2.1 溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度的不確定度分量

通過(guò)3種砷形態(tài)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)物證書查得標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度Ur均為5%，k=2，故

4.2.2 移液器移液體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)溶液通過(guò)2次逐級(jí)稀釋到所需濃度3 ng·mL-1需要使用到5 mL單標(biāo)線吸量管、5 mL分度吸量管、50 mL容量瓶和100 mL容量瓶。根據(jù)所用的各容量器具的檢定證書可知，5 mL單標(biāo)線吸量管最大允許誤差為±0.015 mL，5 mL分度吸量管最大允許誤差為±0.015 mL，按服從均勻分布計(jì)算，

5 mL單標(biāo)線吸量管引入的不確定度為

5 mL分度吸量管移取3 mL液體引入的不確定度為

4.2.3 容量瓶體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

通過(guò)容量瓶的檢定證書，查得50 mL容量瓶對(duì)應(yīng)的容量最大允許誤差為±0.05 mL，100 mL容量瓶對(duì)應(yīng)的容量最大允許誤差為±0.1 mL，按服從均勻分布計(jì)算，50 mL容量瓶引入的不確定度為

100 mL容量瓶引入的不確定度為

故3 ng·mL-1工作用標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4.3 進(jìn)樣體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)規(guī)程可知，砷形態(tài)最小檢測(cè)量檢定實(shí)驗(yàn)采用的進(jìn)樣體積為V=100 μL。根據(jù)《移液器檢定規(guī)程》（JJG 646—2006），100 μL移液器對(duì)應(yīng)的最大允許誤差為±2.0%，按服從均勻分布計(jì)算，進(jìn)樣體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4.4 砷峰高測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

輸入量H的不確定度來(lái)源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur(H)，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量砷各形態(tài)組分對(duì)應(yīng)的峰高，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。

DMA連續(xù)6次進(jìn)樣的峰高數(shù)據(jù)如表4所示，則DMA引入的不確定度為

表4 DMA 6次進(jìn)樣的峰高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

MMA連續(xù)6次進(jìn)樣的峰高數(shù)據(jù)如表5所示，則MMA引入的不確定度為

表5 MMA 6次進(jìn)樣的峰高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

As（V）連續(xù)6次進(jìn)樣的峰高數(shù)據(jù)如表6所示，則As（V）引入的不確定度為

表6 As（V）6次進(jìn)樣的峰高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

4.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

匯總主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表7所示。

表7 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

根據(jù)不確定度傳播率公式，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入可知各形態(tài)砷最小檢測(cè)量合成不確定如下。

DMA：ur-1(CL)=4.6%

MMA：ur-2(CL)=4.7%

As（V）：ur-3(CL)=4.9%

5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定及結(jié)果表示

取包含因子k=2，則3種砷形態(tài)最小檢測(cè)量的相對(duì)擴(kuò)展不確定度表示如下。

二甲基砷（DMA）：U1=kur-1(CL)=9.2%

一甲基砷（MMA）：U2=kur-2(CL)=9.4%

五價(jià)砷As（V）：U3=kur-3(CL)=9.8%

6 結(jié)論

根據(jù)《液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀檢定規(guī)程》（JJG 1151—2018），對(duì)五價(jià)砷、一甲基砷、二甲基砷3種砷形態(tài)的最小檢測(cè)量進(jìn)行了測(cè)量不確定度的分析和評(píng)定。通過(guò)對(duì)影響最小檢測(cè)量測(cè)量模型的主要分量分析可知，基線噪聲引入貢獻(xiàn)最大，其次是標(biāo)準(zhǔn)溶液及配制過(guò)程引入，峰高測(cè)量引入亦較大。這就要求工作人員在實(shí)驗(yàn)中，要注重儀器的預(yù)熱、色譜柱的平衡、試劑的選擇、標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制以及環(huán)境溫度、濕度控制等環(huán)節(jié)，以降低不確定度帶來(lái)的影響，確保量值的準(zhǔn)確可靠。