液相色譜-原子熒光光譜法測定稻米中無機砷含量的不確定度評定

蘇美冬，楊 銳，陳 佳，魏 鳳

（成都市華測檢測技術有限公司，四川成都 610041）

0 引言

CNAS-CL01-G003《測量不確定度的要求》，第8條對檢測實驗室的要求中的8.2條款，檢測實驗室應有能力對每一項有數值要求的測量結果進行測量不確定度評估。尤其當不確定度與檢測結果的有效性或應用有關、或用戶要求、或當測量不確定度影響到與規范限量的符合性時，應在檢測報告中報告測量結果的不確定度[1]。砷在自然界中有2種存在形式，即有機砷（包括甲基砷、二甲基砷、砷糖等）和無機砷（包括三價砷、五價砷），而對人體有嚴重危害的是無機砷[2]。《食品安全國家標準食品中污染物限量》GB 2762—2017中對大米中無機砷的含量制定了嚴格的限量（≤0.2 mg/kg）[3]。該研究工作在GB 5009.11—2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》[4]第2篇第1法液相色譜-原子熒光光譜法為基礎上，參考相關文獻[5-9]，對大米中無機砷含量的不確定度進行評定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

SAP-20-AFS-933型液相色譜-原子熒光光譜聯用儀，北京吉天儀器有限公司產品；LD5-2B型離心機，北京京立離心機有限公司產品；DHG-9053A型恒溫箱，上海精宏實驗設備有限公司產品；FE28型pH計、LE204EI02型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產品。

As（Ⅲ），As（Ⅴ）標準品：O2si，1 000 mg/L；磷酸二氫銨（色譜純）、鹽酸（優級純）、硝酸（色譜純）、氫氧化鉀（優級純）、硼氫化鉀（優級純）。

1.2 試驗方法

依據GB 5009.11—2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》第2篇第1法[4]，稱取1.0 g（精確到0.001 g）稻米試樣于50 mL塑料離心管中，加入濃度為0.15 mol/L硝酸溶液20 mL，放置過夜。于90℃恒溫箱中浸提2.5 h，每0.5 h振蕩1 min。提取完畢后取出冷卻至室溫，以轉速8 000 r/min離心15 min，取上清液，經0.45μm有機濾膜過濾，待測。同時做空白試驗。

1.3 標準溶液的配制

分別吸取1.00 mL As（Ⅲ）（1 000 mg/L）和As（Ⅴ）（1 000 mg/L）標準溶液于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度得10.0 mg/L的As（Ⅲ），As（Ⅴ）混合使用液。再分別取As（Ⅲ），As（Ⅴ）混合使用液（10.0 mg/L）0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.60 mL于100 mL的容量瓶中，加水稀釋至刻度，此標準溶液質量濃度為0，10.0，20.0，30.0，40.0，60.0μg/L。

1.4 儀器條件

SAP-20儀器參數：原子熒光光度計，負高壓300 V，總燈電流80 mA，輔助電流45 mA，載氣流量500 mL/min，屏蔽氣流量1 000 mL/min，載流7%HCl，還原劑為5 g/L氫氧化鉀+30 g/L硼氫化鉀。

色譜柱：陰離子交換色譜柱（柱長250 mm，內徑4 mm），陰離子交換色譜保護柱（柱長10 mm，內徑4 mm）；流動相組成：15 mmol/L磷酸二氫銨溶液（pH值6.00）；流動相洗脫方式：等度洗脫；流動相流速1.0 mL/min，進樣體積100μL。

2 建立數學模型

試樣中的無機砷含量：

式中：X——試樣中的無機砷含量，mg/kg；

C——試樣被測溶液中的無機砷質量濃度，μg/L；

V——試樣消解液總體積，mL；

m——試樣質量，g；

1 000——單位換算。

總無機砷等于As（Ⅲ）含量與As（Ⅴ）含量的加和。

3 不確定度來源的識別

從液相色譜-原子熒光光譜法測定稻米中無機砷含量的過程及計算公式顯示，其結果的不確定主要由樣品稱量、樣品定容、標準溶液及其配制、校準曲線擬合引入的不確定度等因素引入。

4 不確定度分量的評定

4.1 樣品稱量不確定度U rel（1）

稱取1 g稻米樣品，所用天平檢定證書給出的最大允差為±0.1 mg，取均勻分布，則樣品稱量相對標準不確定度為

4.2 樣品定容體積不確定度U rel（2）

試樣處理液定容體積的不確定度主要來源于容量瓶的校準、溫度、重復性3個方面。

樣品定容于25 mL容量瓶，容量瓶校準證書查得，25 mL容量瓶的相對擴展不確定U=0.01 mL（k=2），其容量瓶引入的相對不確定度為

25 mL容量瓶在20℃校準，實驗室溫度范圍為20±5℃，由于容量瓶等玻璃器皿的體積隨溫度的變化遠小于溶液的變化，只考慮溶液體積的變化，并以水來計算。水的體積膨脹系數2.1×10-4/℃，使用矩陣分布，受溫度波動引起的相對不確定度為

25 mL容量瓶重復充滿10次稱量，其標準偏差為0.08，重復性相對不確定度為

因此，樣品定容體積不確定度合成為：

4.3 標準溶液引入的不確定度U rel（3）

4.3.1 As（Ⅲ）與As（Ⅴ）標準品引入的不確定度U標

As（Ⅲ）與As（Ⅴ）標準溶液證書給出標準物質量濃度為1 000μg/mL，As（Ⅲ）相對擴展不確定度為0.05%（k=2），As（Ⅴ）相對擴展不確定度為2%（k=2），則As（Ⅲ）與As（Ⅴ）標準溶液的相對標準不確定度為：

因此，標品引入的不確定度合成為：

4.3.2 標準溶液配制引入的不確定度U配

（1）10 mg/L標準儲備液的配制的不確定度U儲。配制標準使用可調式移液槍分別吸取As（Ⅲ）與As（Ⅴ）與As（Ⅴ）標準溶液1 mL于100 mL容量瓶中，用水定容，配成10.0 mg/L的As（Ⅲ），As（Ⅴ）混合標準儲備液。

此過程中，依據JJG 196—2006《常用玻璃儀器檢定規程》[10]，20℃時100 mL容量瓶（A級）的容量允差為±0.10 mL，取均勻分布，其不確定度為

1 mL可調式移液槍經校準，相對擴展不確定度為1.0μL（k=2），其相對不確定度為

因此，配制標準儲備液所得到的不確定度合成為

（2）標準工作曲線的配制的不確定度U曲。采用1 mL移液器分別移取As（Ⅲ），As（Ⅴ）混合儲備液（10.0 mg/L）0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.60 mL于100 mL的容量瓶中，加水稀釋至刻度，此標準溶液質量濃度為0，10.0，20.0，30.0，40.0，60.0μg/L。在標準曲線配制過程中，1 mL可調式移液槍相對擴展不確定度為1.0μL（k=2），其相對不確定度為

該過程使用移液槍5次，則

因此，標準溶液及其配制過程引入的不確定度合稱為：

5 擬合標準曲線的不確定度U rel（3）

標準曲線所用砷標準溶液質量濃度分別為0，10，20，30，40，60μg/L，采用6個質量濃度水平，每個質量濃度測定3次，樣品溶液測定6次，測得As（Ⅲ）與As（Ⅴ）的峰面積，依據最小二乘法進行擬合。得到As（Ⅲ）的線性方程為Y=4 707.77X+754.97，R2=0.999 3；As（Ⅴ）的線性方程Y=2 708.03X-2 078.43，R2=0.999 3；測得樣品平均值為5.833 6μg/L，無機砷質量濃度為0.114 mg/kg。

樣品中無機砷含量見表1。

表1 樣品中無機砷含量

由校準曲線引入的不確定度計算公式：

式中p——樣品測定次數；

n——標準溶液測定總次數；

Ci——樣品平均質量濃度，μg/L；

C——標準溶液平均質量濃度，μg/L；

Cj——各標準溶液質量濃度，μg/L；

yj——各標準溶液濃度點的峰面積；

a——校準曲線截距；

b——校準曲線斜率。

計算所得，Scci（As（Ⅲ））=1 480μg/L；

Scci（As（V））=1 480μg/L；Sy（As（Ⅲ））=3 658.5μg/L；

Sy（As（V））=2 130.7μg/L；U曲As（Ⅲ）=0.684μg/L；

U曲As（V）=0.719μg/L；U（曲As（Ⅲ），As（Ⅴ））=0.992 4μg/L；

因此，由標準曲線引入的相對標準不確定度為：

6 相對不確定的合成擴展

6.1 合成不確定度

根據各不確定分量計算無機砷測定值的合成相對標準不確定度Urel（C）為：

6.2 擴展不確定度

取包含因子k=2（置信區間95%），樣品無機砷含量平均值為0.114 mg/kg，樣品中無機砷測定值的擴展不確定度計算為：

7 結論

稻米中無機砷的測量結果為0.114±0.019 mg/kg，k=2。通過對稻米中無機砷含量的不確定度評估，測得的不確定度0.019 mg/kg，通過以上討論建立數學模型，進行一系列分析所得，可以得出擬合標準直線是該方法不確定度的主要來源，其他分量影響相對很小，可以忽略不計。