石墨爐原子吸收分光光度法測大米中鎘的不確定度分析

王曉瑩

摘 要：本文以檢測大米中鎘的含量為依據，分析得到影響測量不確定度的主要因素為標準曲線擬合、方法回收率和標準溶液稀釋過程。檢測結果為大米鎘含量是0.022±0.0038 mg/kg（k=2）。

關鍵詞：石墨爐原子吸收分光光度法；大米；鎘；不確定度

中圖分類號：S-0 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232017

當前水土的鎘污染現象日趨嚴重，若土壤、水、肥料被鎘污染會造成大米中鎘富集。大米是最日常的主食，其安全與否關對人體健康至關重要。如果大米受到污染，人們健康也受到威脅。因此精準科學地判斷大米質量是否合格對保障人們健康安全尤為重要。

1 實驗方法

1.1 主要儀器與試劑

1.1.1 原子吸收分光光度計

型號ICE3300；電熱鼓風干燥箱型號：DHG-9053；電子分析天平型號：TP-214；玻璃器皿用稀硝酸浸泡沖洗晾干。

1.1.2 試劑

硝酸；過氧化氫溶液。

1.1.3 鎘標準儲備液

l 000mg/L，編號為GSB04-1721-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.1.4 大米

產自連云港東海本地，磨碎過篩備用。

1.2 實驗原理和數學模型

大米試樣進行前處理方法是壓力消解罐消解法。前處理過程如下：準確稱取0.5000g大米粉末于聚四氟乙烯內罐中，消解體系是4mL濃硝酸與2mL過氧化氫溶液。內罐蓋好，擰緊不銹鋼外套，置于電熱干燥箱消解6h，消解溫度160℃。消解完成后在電熱板上趕酸，加水沖洗于50mL容量瓶里，定容搖勻，上機測定。同時做對照實驗。

數學模型：

式中w——樣品鎘含量，mg/kg；v——消解樣品溶液定容體積，mL；m——大米稱樣量，g；c1——樣品消化溶液中鎘的濃度，μg/L；c2——試劑空白溶液中鎘的濃度，μg/L；Rm——本實驗的方法回收率。

2 影響不確定度的因素

參考《測量不確定度評定與表示》標準，確定大米中鎘含量測定不確定度的影響因素：測量重復性；稱樣量；定容體積；標準溶液稀釋過程；鎘標準溶液；標準曲線擬合；方法回收率Rm。

2.1 測量重復性的相對標準不確定度u1，rel

用鎘標準溶液進行測量重復性測驗。用濃度cCRm=1.0μg/L的鎘標準溶液平行測定6次，得到的結果分別是1.018，0.998，1.002，1.008，1.024，0.996μg/L，量化相對標準偏差srel=0.011/1.008=0.0109，得出u1，rel=0.0109/=0.00445。

2.2 稱樣量的相對標準不確定度u2，rel

設均勻分布，包含因子k=，又知電子天平精確度為0.01 mg，得出u2，1，rel=0.01/k=0.0058 mg；由天平的重復性誤差0.1 mg，得出u2，2，rel=0.1/k=0.058 mg。樣品量0.5000 g，故u2，rel=/m=0.000117。

2.3 定容體積的相對標準不確定度u3，rel

本實驗中50mL容量瓶的允差±0.03mL，設為均勻分布，k=，得出：u3，1，rel=0.03/（×50）=0.000346。

根據水體積膨脹系數2.1×10-4/℃，由溫度變化（±5℃）引入的容量瓶相對體積變化量為5℃ ×2.1×10-4/℃

=0.105%，則u3，2，rel=0.105%/=0.000606。最終u3，rel=

=0.000698。

2.4 標準溶液稀釋過程的相對標準不確定度u4，rel

本實驗中將100mg/L的鎘標準儲備溶液用2次lmL移液管和100mL容量瓶稀釋成1μg/L的標準工作溶液。稀釋過程中所用100mL容量瓶允差±0.10mL；lmL移液管允差±0.007mL；設為均勻分布，k=，則體積允差不確定度：

u4，1，rel==0.0082

由溫度變化（±5℃）引入的容量瓶相對體積變化：5℃ ×2.1×10-4/℃=0.105%，設為均勻分布，k=，一共測量4次則u4，2，rel=

得出u4，rel==0.0083。

2.5 鎘標準溶液的相對標準不確定度u5，rel

所用鎘標準溶液1000mg/L，證書上相對擴展不確定度是0.7%，包含因子k=2，則

u5，rel（cN）=0.7%/2=0.0035。

2.6 標準曲線擬合的相對標準不確定度u6，rel

測得標準工作曲線方程是：Ai=0.12281×c+0.00224；系列濃度梯度鎘標準溶液吸光度測定值見表1，由公式得出u6=0.015μg/L，u6，rel=u6/c0=0.012。

2.7 方法回收率Rm的相對標準不確定度u7，rel

由2.1的量化結果可知方法回收率Rm=1.008/1.0=1.008，得出樣品測定結果w=0.022 mg/kg。

方法回收率Rm標準不確定度公式：

uRm=Rm×=0.0110

測量結果修正與否由Rm與1.0有無顯著性差異來判定。

令t==0.136，根據t分布表，得臨界值tp（v）=2.015。因t

得出u7，rel==0.01098

3 量化合成標準不確定度Uc，rel

影響因素的相對標準不確定度匯總結果見表2。

Uc，rel計算公式如下：

Uc，rel==0.0191

4 量化擴展不確定度U（w）

設置信概率95%，擴展因子k=2，則U（w）=kwuc，rel

=0.0038mg/kg。大米樣品鎘含量表述為（0.022±

0.0038）mg/kg，k=2。

5 討論

綜上計算結果，檢測鎘含量實驗的測量不確定度的主要影響因素排在前3位的依次為校準工作曲線擬合、方法回收率和標準溶液稀釋過程。因此在實際實驗中要提高石墨爐線性回歸方程的相關系數，線性越好其對結果影響越小；還要提高儀器穩定性、靈敏性、人員操作水平，以減小誤差。

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