原子熒光法測定生活飲用水中砷的方法驗證

李文 楊惠雯

摘 要：本文采用GB/T 5750.6-2006《生活飲用水標準檢驗方法 金屬指標》中氫化物原子熒光法對水中砷的方法驗證進行研究，通過AQC試驗分別對線性關系、精密度、準確度、方法檢出限等方面進行驗證。結果表明，方法驗證各指標均滿足評價標準要求，實驗室具備氫化物原子熒光法對水中砷的檢測條件和能力。

關鍵詞：砷，原子熒光，方法驗證，AQC

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.14.033

在實驗室引入一個標準檢測方法或非標準檢測方法之前，應多方驗證分析方法的精準度、可操作性等方面，保障測定結果不會存在誤差的情況，以證明實驗室能夠正確應用該分析方法。方法驗證就是根據檢測項目的要求，對檢測內容進行科學設定，并開展相對應的試驗活動對方法是否滿足相關要求進行測驗[1]。在檢驗檢測機構認定過程中，檢測方法是審核技術的重點。對于檢驗檢測機構而言，應采取科學合理的檢測方法對程序進行控制，在標準方法使用前應進行積極的方法驗證活動，以非標準的方式對方法進行準確確認，確保所測定的數據符合相關要求[2]。方法驗證是制定質量標準的基礎，是實驗室常用的質量控制手段之一。方法驗證內容相當廣泛，主要包括對線性關系、準確度、精密度、方法檢出限等方面進行驗證[3]。對于驗證內容而言，評價活動應根據相關標準方法開展，從而獲取的測定值符合標準要求。如果未及時開展標準方法檢驗活動，可基于其他標準對要求進行評價[4]。精密度偏性試驗（AQC）是通過對影響分析測定的各種變異因素及回收率的全面分析，確定實驗室測試結果的精密度和準確度，是實驗室質量控制的基礎實驗[5]。本文對氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷進行方法驗證，進行簡易的AQC試驗，從而驗證實驗室是否具備該方法的檢測能力。

1 方 法

1.1 方法依據

GB/T 5750.6-2006《生活飲用水標準檢驗方法金屬指標》氫化物原子熒光法測定生活飲用水及其水源水中的砷。

1.2 實驗原理

在砷還原為砷化氫（AsH3）的過程中，還原劑選擇選擇使用硼氫化鉀（KBH4）。主要原理為：將氬氣置放在原子化器中，發生了原子化反應，且在砷空心陰極燈的持續有效照射狀態下，基態砷原子被迅速激發，并漸漸地達到高能態。同時，在去火化再回到基態的整個過程中，產生了特征明顯、具有一定波長的熒光，且在標準濃度區間內其熒光強度同砷含量之間為正比關系，同標準要求進行定量分析[6]。

1.3 儀器和試劑

AFS-9700原子熒光光度計（北京海光儀器有限公司）；鹽酸、氫氧化鈉、硫脲、硼氫化鉀、抗壞血酸，試劑均為優級純；砷標準溶液（100 mg/L，B22030246，北京壇墨質檢科技有限公司）；超純水（電導率0.055 μm，25℃）。

1.4 分析步驟

1.4.1 樣品制備

分取10 mL水樣置于10 mL比色管中，加入1 mL鹽酸溶液、1 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液（100 g/L），混勻，待測。

1.4.2 空白樣品的制備

分取10 mL超純水置于10 mL比色管中，加入1mL鹽酸、1 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液（100 g/L），混勻，待測。

1.4.3 標準溶液制備

1.4.3.1 砷標準貯備液

購買有證砷標準溶液：ρ=10 0 mg/ L，批號：B21060057

1.4.3.2 砷標準中間液

砷標準中間液：ρ=1000 μg/L。移取砷標準貯備液（1.4.3.1）1.0 mL，置于100 mL容量瓶中，并同20 mL（1+1）鹽酸溶液進行均勻地混合。

1.4.3.3 40 μg/L砷標準工作液的制備

在50 mL容量瓶中倒入2.00 mL砷標準使用液，并添加5 mL鹽酸，制作成10 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液，室溫靜置30 min（室溫低于15℃時，置于30℃水浴鍋中保溫30 min），用超純水定容至標線，混勻。

1.4.4 測定

1.4.4.1 一系列校準溶液測定

調節儀器，設置標曲濃度點為2.0 μg / L、5.0μg/L、10.0 μg/L、15.0 μg/L、20.0 μg/L、40 μg/L，將40 μg/L砷標準工作液倒入測試儀器，儀器自動將所配置的標準工作液稀釋至相應設定濃度，校準曲線熒光強度與其對應的濃度的關系建立標準曲線。

1.4.4.2 空白樣品的測定

將制備好的空白樣品（1.4.2），按照與建立的校準曲線相同條件進行測定。

1.4.4.3 樣品測定

將制備好的試料（1.4.1）與建立校準曲線相同的條件進行測定。

1.5 儀器條件

砷燈電流：45 mA；負高壓300 V；原子化高度：10 mm；載氣流量：500 mL/min；屏蔽氣流量：1000mL/min；進樣體積：0.5 mL；載流：10%鹽酸溶液；還原劑：硼氫化鉀的氫氧化鈉溶液。

打開機器，根據實際情況對儀器各項要求進行設定，將原子化器爐絲予以點燃，平穩半小時后便可以進行測定，基于實際結果對標準曲線進行繪制，再根據方程式Y=aX+b 開展計算活動。基于測定的熒光強度，參照標準曲線，確定樣品中砷元素的具體濃度。

1.6 計算

以所測樣品的熒光強度Y，從標準曲線的回歸方程Y=aX+b中得到樣品中砷的濃度（μg/L）。

2 驗證內容與分析

依據GB/T 5750.6-2006中第6.1氫化物原子熒光法測砷的方法進行簡易的AQC試驗，一般連續進行五天，要求每天：做一根校準曲線；0.3C和0.8C自控樣（做平行樣），0.3C則是分析方法測定上限C的0.3倍的標準溶液，0.8C則是0.8倍的標準溶液；按照標準獲取水樣，開展測定活動，并進行加標回收處理[7]。試驗結束后，計算每天的標準曲線，根據其他試驗數據進行精密度和加標回收率的計算，再用5天測定的空白值計算方法檢出限。

2.1 標準曲線試驗

線性關系是檢測儀器的響應值與樣品中目標物濃度在一定范圍內成正比關系，是分光光度法進行定量檢測的基礎。驗證方法的線性是對需要繪制標準曲線進行定量地分析項目的質量控制手段。

基于《生活飲用水標準檢驗方法水質分析質量控制》相關規定，標準曲線系數往往超過了0.999。對標準曲線進行5天內的測定，其數值均超過了0.999，這符合了相關要求規定，標準曲線測定數據如表1所示。

2.2 精密度

精密度表征在獨立測試結果間的一致程度，通常用相對標準偏差RSD表示。用標準物質配置0.3C、0.8C兩個梯度的標準溶液進行測定，0.3C和0.8C標準溶液的變異系數（相對標準偏差）分別為0.97%、0.29%，滿足GB/T 5750.3-2006中相對標準偏差＜5%要求，測定數據及結果如表2所示。對于低濃度測定結果而言，其偏差較為明顯；對于高濃度測定結果而言，其偏差相對較小。基于此，針對低濃度樣品，檢測過程中應適當地增加檢測次數，避免出現誤差，且可把樣品濃度盡量控制在標準曲線的上下段區間內。

2.3 準確度

準確度是指測定結果與真值之間一致或接近的程度[8]。準確度的驗證是對定量結果的分析方法的必要的質控手段。準確度的驗證方式通常有兩種：一種通過帶證書的標準物質進行驗證；一種是通過加標回收份方式進行驗證。

在AQC試驗中，采用了加標回收的方法進行驗證。連續五天，每天取2份10 mL水樣，準確移取濃度為100 mg/L的砷標準溶液0.5 mL分別加入兩份水樣中，按1.4.1步驟處理樣品，測定。按照式（1）、（2）進行加標回收計算：

由表3可以看出，對于AQC試驗而言，其加標回收率均符合《生活飲用水標準檢驗方法 金屬指標》中所提到的加標回收率。

由表3可以看出，對于AQC試驗而言，其加標回收率均符合《生活飲用水標準檢驗方法 金屬指標》中所提到的加標回收率。

另外，參照《生活飲用水標準檢驗方法水質分析與控制》重點分析了標準樣品，對測定值、保證值進行測定，并對比兩者之間的誤差，對正確度的方法進行認真地評價。實驗使用水中砷標準樣品（由北京壇墨質檢生產，編號為B22020295），標準值為：19.5 μg/L，擴展不確定度（k=2）：1.7 μg/L 。按照作業指導書稀釋25倍后再平行測定6次，結果分別為：20.53 μg/L、20.49 μg/L、20.72 μg/L、20.83μg/L、20.90 μg/L和20.85 μg/L，平均值為20.7μg/L，相對誤差控制在6.2%。這些結果均符合《水和廢水監測分析方法》（第四版）中所提到的相關要求，如砷室內測定誤差不得超過15%[9]。

2.4 方法檢出限及測定下限

方法檢出限則是針對待測樣品實際情況，以特定分析方法，對其最小量及濃度進行準確地判斷分析，定性作用明顯。開展新的監測項目前，應通過實驗確定方法檢出限，并同相關方法規定及要求相吻合。對于方法檢出限而言，其具體計算方法、評價方式比較多，這里選擇使用全程序空白檢測方式，對防線檢出限進行相對應的估算，反復測量十次空白溶液，且參照公式（3）計算分析結果。

MDL = 2.896×S （ 3）

式中：MDL表示方法檢出限；S 表示批次內的一種標準偏差。這里，參照《環境監測分析方法標準制訂技術導則》，采用其所規定的下限標準，具體為：以四倍的方法對下限進行測定，具體結果如表4所示[10]。

由表4可知，砷元素的濃度平均值為 0 .1678μg/L，標準偏差為 0.0131 μg/L，砷元素的方法檢出限為0.04 μg/L，測定下限為 0.16 μg/L。為了能夠高效率使用與計算數據，將測定下限的結果確定為0.2 μg/L。對于標準方法而言，其指出氫化物原子熒光法測定砷的最低濃度確定為1.0 μg/L，這一結果同方案要求相吻合。

精密度偏行實驗是環境監測實驗員培訓工具之一，也是方法驗證的途徑之一。通過連續五天的試驗，分析了《生活飲用水標準檢驗方法金屬指標》（GB/T 5750.6—2006）中的氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷的線性關系、精密度、準確度、檢出限等各方面的指標，實驗表明：標準曲線相關系數0.999以上；低、高濃度梯度樣品的精密度相對標準偏差分別為 0.97%、0.29%；加標回收率均在85.0%～116%范圍內；標準樣品測試的相對誤差為2.97%。方法檢出限為0.04 μg/L，測定下限為 0.2μg/L。綜上，實驗室具備開展生活飲用水中砷的檢測能力。

參考文獻

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[9]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].4 版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[10]環境保護部.環境監測 分析方法標準制修訂技術導則：HJ168-2020[S].北京：中國環境科學出版社，2020.

作者簡介

李文，碩士研究生，工程師，研究方向為分析化學。

楊惠雯，本科，助理工程師，研究方向為環境科學。

（責任編輯：張瑞洋）