原子熒光法測定水質中汞的方法驗證

張 芹，張瀟天，代婷婷，郭小路

（1.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 401102；2.重慶市豐都縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 408299）

在檢驗檢測機構資質認定過程中，實驗室申報檢驗檢測能力所選擇的標準方法是技術審核的關鍵要素之一[1]。根據(jù)RB/T 214—2017《檢驗檢測機構資質認定能力評價 檢驗檢測機構通用要求》規(guī)定：檢驗檢測機構使用標準方法前，應進行方法驗證[2]。市場監(jiān)管總局和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布的《檢驗檢測機構資質認定生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構評審補充要求》進一步明確規(guī)定了實驗室開展標準方法驗證的工作程序和要求[3]。

本文依據(jù)生態(tài)環(huán)保部標準方法HJ 694—2014《水質 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》，開展原子熒光法測定水質中汞方法的驗證，驗證的方法性能指標包括校準曲線線性關系、方法檢出限、測定下限、正確度、精密度及實際樣品測定。通過對方法性能指標結果進行分析，評價實驗室是否具備原子熒光法測定水質中汞的環(huán)境條件和檢測能力。

1 試驗內容

1.1 試驗原理

將樣品消解后送入原子熒光光度計，在酸性介質硼氫化鉀溶液的還原作用下，形成汞原子，汞原子受汞空心陰極燈光源的激發(fā)產生原子熒光，檢測汞原子的熒光強度，利用原子熒光強度與溶液中汞的質量濃度呈正比的關系，計算溶液中汞的質量濃度[4]。

1.2 主要儀器設備

主要儀器設備為：海光AFS-9530 原子熒光光度計、恒溫水浴鍋、萬分之一分析天平、抽濾裝置。

1.3 試劑

主要試劑為：汞有證標準物質100 mg/L（環(huán)境保護部標準樣品研究所，編號為GSB07-1268-2000 102915）、汞有證標準樣品（環(huán)境保護部標準樣品研究所，編號為GSB07-3173-2014-202047）、氫氧化鈉（優(yōu)級純，成都科?。?、鹽酸（優(yōu)級純，川東化工）、硝酸（優(yōu)級純，川東化工）、硼氫化鉀（優(yōu)級純，天津科密歐）。

1.4 試驗條件

1.4.1 儀器運行條件

載氣：純度大于99.999%的氬氣，載氣流量為400 mL/min，光電倍增管負高壓為290 V、總燈電流為10 mA，原子化器高度為8 mm，讀數(shù)延遲時間為1 s，讀數(shù)時間為11 s，屏蔽氣流量為900 mL/min。

1.4.2 輔助條件

載流溶液為體積分數(shù)為5%的鹽酸溶液，還原劑為質量濃度為0.005 g/mL 的氫氧化鉀和質量濃度為0.01 g/mL 的硼氫化鉀溶液，配置方法為稱取2.5 g 氫氧化鉀溶于500 mL 純水中，再加入5.0 g 硼氫化鉀，混勻，臨用時現(xiàn)配。

2 方法性能指標的驗證與分析

2.1 校準曲線線性關系的驗證

2.1.1 校準標準系列的配制

用大肚移液管準確吸取質量濃度為100.00 mg/L的汞有證標準物質1.00 mL，放置于100.00 mL 容量瓶中，并加入10.00 mL 的體積分數(shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水稀釋至容量瓶刻度線，手動搖勻后配制成質量濃度為1.00 mg/L 的汞標準溶液A；用大肚移液管準確吸取1.00 mL 質量濃度為1.00 mg/L 的汞標準溶液A，放置于100.00 mL 容量瓶中，并加入10.00 mL 的體積分數(shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水定容至容量瓶刻度線，搖勻后配制成質量濃度為10.00 μg/L 的汞標準溶液B；用大肚移液管準確吸取10.00 mL 質量濃度為10.00 μg/L 的汞標準溶液B 放置于100.00 mL 容量瓶中，加入10.00 mL 的體積分數(shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水定容至容量瓶刻度線，搖勻后配制成質量濃度為1.00 μg/L 的汞標準使用液。質量濃度為1.00 μg/L的汞標準使用液為校準曲線母液，儀器自動稀釋配標，配制成0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.40 μg/L、0.60 μg/L、0.80 μg/L、1.00 μg/L 共6 個不同質量濃度的標準溶液。

2.1.2 校準曲線的繪制及其線性相關系數(shù)

按照1.4 的試驗條件，以體積分數(shù)為5%的鹽酸溶液為載流，以質量濃度為0.005 g/mL 的氫氧化鉀和質量濃度為0.01 g/mL 的硼氫化鉀溶液為還原劑，按順序測定質量濃度為0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.40 μg/L、0.60 μg/L、0.80 μg/L、1.00 μg/L 的汞的原子熒光強度，并根據(jù)測定的汞原子熒光強度，繪制校準曲線。

汞校準曲線回歸方程為：y=1 142.532x+6.793，判定系數(shù)R2=0.998 6，相關系數(shù)r=0.999 3，校準曲線線性關系如圖1 所示。從圖中可以看出，在質量濃度為0.00～1.00 μg/L 線性范圍內，校準曲線擬合程度較好，線性相關性較高，校準曲線的相關系數(shù)r符合HJ 694—2014 中r≥0.995 的要求。

圖1 汞校準曲線線性關系圖

2.2 方法檢出限、測定下限的驗證

方法檢出限指用某一給定的分析方法（包括樣品前處理）在特定條件下和合理的置信水平下，能從樣品中檢測出目標分析物的最小質量濃度[5-6]；測定下限指限定誤差能滿足預定要求的前提下，用某一特定分析方法能夠準確定量檢測出目標分析物的最小質量濃度，通常以4 倍檢出限質量濃度作為測定下限[5-6]。

《檢驗檢測機構資質認定生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構評審補充要求》中規(guī)定方法性能指標的驗證可參照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準修訂技術導則》等相關系列標準的要求開展，因此本次試驗依據(jù)HJ 168—2020 中的相關規(guī)定開展方法檢出限、測定下限的驗證。

本試驗中空白試驗未檢出汞，按照HJ 680—2020《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準修訂技術導則》附錄A 規(guī)范性目錄規(guī)定，應按樣品分析的操作步驟和流程，重復測定7 次以上的空白加標樣品質量濃度，其中空白加標樣品質量濃度應為預估方法檢出限的3～5 倍，再按如下公式來確定檢出限，即：

式（1）中：MDL 為方法檢出限；t為自由度為n－1、置信度為99%時的t分布值（單側），t值可參考表1取值[7]；n為樣品重復測定次數(shù)，n－1 為自由度；S為n次重復測定的標準偏差。

表1 方法檢出限、測定下限的測定結果

具體試驗步驟為：在100.00 mL 純水中加標0.02 μg 汞（理論加標質量濃度為0.20 μg/L，為HJ 694—2014 中檢出限的5 倍），按照1.4 試驗條件，重復測定7 次空白加標樣品，測定結果和計算結果如表1 所示。

當n=7 時，t（n-1，0.99）=3.143 0，S=0.004 9 μg/L，汞方法檢出限MDL 為0.020 0 μg/L，測定下限為0.080 0 μg/L，低于國家標準方法HJ 694—2014 中汞方法檢出限為0.04 μg/L、測定下限為0.16 μg/L 的要求。

2.3 正確度的驗證

正確度指多次重復測量所得的量值平均值與一個參考量值的一致程度。實驗室內的正確度通過對有證標準物質/標準樣品進行測定的相對誤差來表示[7]。本次試驗選取汞有證標準樣品， 質量濃度為（4.23±0.36）μg/L，編號為GSB07-3173-2014-202047，開展方法正確度的驗證。因汞標準樣品質量濃度為4.23 μg/L，超過校準曲線最高點質量濃度1.00 μg/L，需對汞標準樣品稀釋10 倍后測定。按照1.4的試驗條件，重復測定6 次，測定結果如表2 所示。本次試驗中6 次測定值均在汞有證標準樣品的保證值范圍內，絕對誤差為0.13 μg/L，相對誤差為2.98%，方法正確度滿足國家標準方法HJ 694—2014 的要求。

表2 汞有證標準樣品測定結果

2.4 精密度的驗證

精密度指在規(guī)定的相同測定條件下，對某一樣品進行多次測定，各個測定值之間的離散程度，是保證準確度的先決條件。精密度表示測定的再現(xiàn)性，同被測定的量值大小和質量濃度有關。實驗室內的精密度主要用實驗室內相對標準偏差、實驗室內95%置信區(qū)間（必要時）表示[7]。本次試驗選取汞有證標準樣品，質量濃度為（4.23±0.36）μg/L，編號為GSB07-3173-2014-202047，進行方法精密度的驗證。按照1.4 的試驗條件，連續(xù)測定稀釋10 倍后的汞有證標準樣品6 次，測定結果如表2 所示。6 次測定值的標準偏差為0.05 μg/L，相對標準偏差為1.00%，國家標準方法HJ 694—2014 中汞實驗室內相對標準偏差為1.5%～2.9%，因此，本試驗精密度滿足其標準方法要求。

2.5 實際樣品及樣品加標測定

本試驗選取地表水開展實際樣品測定。按照HJ/T 91—2002《地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范》采集水庫水樣，樣品采集后用可溶態(tài)重金屬抽濾裝置（0.45 μm 的微孔濾膜）過濾，先棄去初始濾液，再用過濾后的水樣蕩洗采樣瓶及瓶蓋2～3 次，再將過濾后的水樣裝于采樣瓶，加入保存劑后冷藏保存送回實驗室。

樣品混勻后，分別量取5.00 mL 水樣于3 個10.00 mL 比色管中（某水庫、某水庫平行、某水庫加標），加入1.00 mL 硝酸-鹽酸-水（1+3+4）溶液，加塞混勻，置于沸水浴中加熱消解1 h，期間搖動1～2次并開蓋放氣，冷卻后用水定容至標線，混勻待測。按照1.4 的試驗條件，測定3 份樣品的原子熒光強度，測定結果如表3 所示。水庫樣品和水庫平行樣品測定結果均為0.04 L（L 為測定結果低于方法檢出限），水庫加標樣品為0.20 μg/L，相對偏差為0%，加標回收率為100%，滿足國家標準方法HJ 694—2014 中汞平行雙樣的相對偏差小于等于20%，加標回收率為70%～130%的要求。

表3 實際樣品測定結果

3 結論

本次方法驗證中，檢測人員對該標準方法進行了培訓且能熟練操作原子熒光光度計；原子熒光光度計、分析天平等儀器設備均經過計量檢定及檢定結果評價合格，且在檢定有效期內；藥品試劑等均滿足該標準方法的要求；實驗環(huán)境條件滿足標準方法的要求。

在本實驗室環(huán)境條件和試驗條件下，該方法的校準曲線的線性相關系數(shù)r為0.999 3；汞方法檢出限為0.02 μg/L，測定下限為0.08 μg/L；汞有證標準樣品測定合格，正確度（相對誤差）為2.98%，精密度（相對標準偏差）為1.00%；實際樣品的雙樣平行的相對偏差為0%、加標回收率為100%，以上驗證指標結果均符合國家標準方法HJ 694—2014 的技術要求。

從以上結果可知，本實驗室有能力正確使用該標準方法，具備用原子熒光法測定水質中汞的能力。