氣相色譜法測定馬鈴薯中毒死蜱殘留量的不確定度評定

李少萍，杜志龍，張小燕，盧天齊，楊延辰，陳小娟

（中國農業機械化科學研究院集團有限公司，北京 100083）

馬鈴薯是茄科一年生塊莖草本植物，營養價值高，有“地下蘋果”和“第二面包”的美稱。美國農業部研究中心的341 號研究報告指出：“每天食用馬鈴薯和全脂奶粉便可以獲得人體所需的一切營養元素”，并且認為馬鈴薯將是世界的一種主要糧食食品。2015 年中國啟動馬鈴薯主糧化戰略，馬鈴薯成為繼水稻、小麥、玉米后第四大主糧食物[1,2]。然而，在現實生產中，為追求馬鈴薯的高產高效和管理方便，農藥的使用頻次和使用量一步步加大。雖然馬鈴薯可食用塊莖生長在地下，常常被誤認為比裸露在空氣中直接被農藥噴灑的果蔬安全，但土地里農藥殘留也很多，有些不易降解的農藥更是在土地里積累。眾所周知，農藥殘留對人體健康危害極大，高濃度農藥殘留進入人體后對人體健康造成不同程度的危害，低濃度超標的農藥殘留不會在短時間內引起癥狀，但可以長期積累，通過食物鏈的傳播產生富集，很可能導致人體的慢性中毒。有研究表明，心腦血管疾病、阿爾茨海默病、帕金森病等疾病發病率的增加與農藥殘留的食用直接相關[3]。

毒死蜱是劇毒和高殘留農藥的最佳替代品，廣泛用于農業和城市衛生害蟲防治。毒死蜱是目前世界上生產和銷售的最大殺蟲劑品種之一，也是世界衛生組織許可的唯一有機磷品種[4]。中國毒死蜱的生產和使用也在增加。近年來，由于毒死蜱的廣泛應用，許多地區的土壤、大氣、雨水、地下水等環境中都檢測到了毒死蜱殘留。雖然毒死蜱是替代劇毒有機磷農藥的最佳選擇，但其毒性不容忽視。毒死蜱可引起人體膽堿酯酶的抑制，膽堿酯酶在神經系統中積聚，導致惡心、頭暈，甚至神志不清，接觸高濃度的毒死蜱會導致呼吸麻痹和死亡[5]。因此，很有必要提高毒死蜱等農藥殘留檢測的準確性。

測量不確定度評定是對檢測結果可信性、準確度檢查的重要指標，在測量結果的評估中起著重要作用。通過分析每個不確定度的分量大小，找出影響測試結果的主要因素，從而對主要影響因素嚴加把控，提高檢測質量[6-9]。本研究根據JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[10]原理方法和NY/T 761—2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》[11]，對馬鈴薯中毒死蜱的殘留量進行了不確定度分析與評定。通過不確定度分析，找出毒死蜱測定過程中影響不確定度的主要來源，控制檢測過程中容易引入高不確定度的環節，對其他農藥殘留的精確檢測也提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯樣品為中國農業機械化科學研究院集團有限公司行業技術服務中心在國家監督抽查中的陽性樣品。

丙酮，重蒸；乙腈，分析純；氯化鈉，分析純。毒死蜱標準物質[濃度100 mg/L，證書編號：GBW(E)081141，來源為中國計量科學研究院]。

濾膜：0.2 μm，有機溶劑膜；硅膠：60～80 目130℃烘2 h，以5%水失活；助濾劑：celite545；凝結液：5 g 氯化銨+10 mL 磷酸+100 mL 水，用前稀釋5 倍。

1.2 儀器與設備

磐諾A91PLUS 氣相色譜儀（常州磐諾儀器有限公司，常州），配有火焰光度檢測器（FPD 磷濾光片）；分析天平[奧豪斯儀器（常州）有限公司，常州]，感量0.1 mg；雞心瓶，200 mL；移液器，1 mL；具塞離心管，50 mL；渦旋混合器，氮氣吹干儀（南京銘奧儀器設備有限公司，南京）；低速離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司，合肥），3 500 r/min；旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠，上海）。

1.3 試驗方法

稱取10 g 試樣（精確至0.01 g）于50 mL 具塞離心管中，加入20 mL乙腈，震蕩30 min后過濾，濾液中加入5 g 氯化鈉，蓋上塞子，劇烈震蕩1 min，3 500 r/min 離心2 min，使乙腈相和水相分層。轉移出乙腈至磨口三角瓶中，重復上述操作再提取一遍殘渣，合并乙腈相，乙腈相于50℃水浴中旋蒸近干，加入1 mL 丙酮定容后過0.2 μm 有機溶劑膜于進樣小瓶中，待測。

色譜柱：Elite1701，0.25 μm×30 m×0.32 mm。

氣體流速：氮氣，50 mL/min；尾吹氣（氮氣），50 mL/min；氫氣流量，50 mL/min；空氣流量，70 mL/min。

進樣口溫度220℃；檢測器溫度240℃；柱溫升溫程序：初始150℃保持4 min，然后8℃/min 升到230℃保持8 min。進樣方式：不分流；進樣量：1 μL。

2 結果與分析

2.1 數學模型

試樣中毒死蜱殘留量計算公式：

式中：X—試樣中毒死蜱殘留量，mg/kg；c—試樣溶液中毒死蜱殘留量的濃度，mg/L；V—被測試樣總體積，mL；m—稱取試樣的質量，g；1 000—換算系數。

2.2 測量不確定度來源分析

毒死蜱殘留量測定相關不確定度來源，見圖1。

圖1 毒死蜱殘留量測定相關不確定度來源Figure 1 Source of uncertainty for the determination of chlorpyrifos residues

2.3 計算標準不確定度各分量

根據數學模型分析，不確定度的來源主要有，樣品重復性試驗、樣品稱量、樣品定容、標準溶液配制、標準曲線擬合、添加回收率及氣相色譜儀。

2.3.1 重復性試驗引入的相對不確定度ur(x)

對馬鈴薯中毒死蜱殘留量重復測量7 次，測量結果見表1。

表1 毒死蜱殘留量測量結果Table 1 Measurement results of chlorpyrifos residues

毒死蜱殘留量標準偏差s采用貝塞爾公式計算標準不確定度則由重復性試驗引入的相對標準不確定度0.004 04。

2.3.2 樣品稱量引入的相對不確定度ur( m)

樣品稱量所引入的不確定度主要來源于所用天平的重復性和最大允許誤差。本試驗中使用的電子天平（BSA224S）檢定證書上給出的重復性為0.1 mg，法定允差為±0.5 mg，按均勻分布，則天平稱量所引入的相對不確定度為0.000 030 0。

2.3.3 樣品定容引入的相對不確定度ur( v)

樣品定容引入的不確定度包括1 mL分度吸量管允差和溫度引起水體積變化引入的不確定度兩部分。

（1）1 mL 分度吸量管允差引入的標準不確定度u1( v)

樣品最后用1 mL 分度吸量管定容，1 mL 分度吸量管容量（B級）允差為±0.015 mL，按均勻分布，引入的標準不確定度為

（2）溫度對1 mL 分度吸量管體積影響引入的標準不確定度u2( v)

1 mL 分度吸量管檢定時溫度為20.0℃，試驗時溫度為25.0℃，溫度波動為2.0℃，水的膨脹系數是2.1×10-4℃，則溫度引入的標準不確定度

則樣品定容過程1 mL 分度吸量管容量（B 級）引入的相對不確定度為：

2.3.4 標準溶液配制過程引入的相對不確定度ur( c1)

標準溶液配制過程中引入的不確定度由標準物質純度引入的不確定度、標準物質稱量引入的不確定度和標準貯備液稀釋過程引入的不確定度組成。

（1）標準物質純度引入的相對不確定度u1(c1)

根據標準物質毒死蜱[證書編號：GBW(E)081141]，標準值100 μg/mL，證書給出的不確定度為3%（k=2），則

（2）標準溶液稀釋過程中引入的相對不確定度u2( c1)

毒死蜱標準溶液稀釋過程為：取1 mL 100 μg/mL標準物質，用丙酮定容至10 mL，得10 mg/L 標準貯備液；再用1 mL 分度吸量管分別吸取10 mg/L毒死蜱標準溶液0.2，0.4，0.6，0.8 和1.0 mL，置于10 mL 容量瓶中用丙酮定容配制成0.2，0.4，0.6，0.8 和1.0 mg/L 系列標準溶液。在此過程中不確定度主要由所用分度吸量管不確定度、容量瓶不確定度和溫度影響的不確定度組成。

1 mL 分度吸量管引入的標準不確定度u2( c11)。1 mL 分度吸量管引入的不確定度主要有兩個：

（1）分度吸量管允差引入的標準不確定度u2( c111)。1 mL 分度吸量管容量（B 級）允差為±0.015 mL，按均勻分布，引入的標準不確定度為

（2）溫度對1 mL 移液管體積的影響引入的標準不確定度u2( c112)。標準不確定度u2( c112)=則1 mL分度吸量管引入的標準不確定度為0.008 66。

1 mL 分度吸量管吸取0.2 mL 標準溶液引入的標準不確定度u2( c12)。1 mL分度吸量管引入的不確定度主要有兩個：（1）分度吸量管允差引入的標準不確定度u2( c111)。（2）溫度對1 mL移液管吸取0.2 mL體積的影響引入的標準不確定度u2( c122)。標準不確定度則1 mL 分度吸量管吸取0.2 mL 標準溶液引入的標準不確定度u2( c12)=

1 mL 分度吸量管吸取0.4 mL 標準溶液引入的標準不確定度u2( c13)。1 mL 分度吸量管引入的不確定度主要有兩個：（1）分度吸量管允差引入的標準不確定度u2( c111) 。（2）溫度對1 mL 移液管吸取0.4 mL 體積的影響引入的標準不確定度u2( c132)。標準不確定度0.000 096 8。則1 mL分度吸量管吸取0.4 mL標準溶液引入的標準不確定度0.008 66。

1 mL 分度吸量管吸取0.6 mL 標準溶液引入的標準不確定度u2( c14)。1 mL分度吸量管引入的不確定度主要有兩個：（1）分度吸量管允差引入的標準不確定度u2( c111) 。（2）溫度對1 mL 移液管吸取0.6 mL 體積的影響引入的標準不確定度u2( c142)。標準不確定度0.000 145。則1 mL分度吸量管吸取0.6 mL標準溶液引入的標準不確定度0.008 66。

1 mL分度吸量管吸取0.8 mL標準溶液引入的標準不確定度u2( c15)。1 mL分度吸量管引入的不確定度主要有兩個：（1）分度吸量管允差引入的標準不確定度u2( c111) 。（2）溫度對1 mL 移液管吸取0.8 mL體積的影響引入的標準不確定度u2( c152)。標準不確定度則1 mL分度吸量管吸取0.8 mL標準溶液引入的標準不確定度則標準溶液稀釋過程中引入的相對不確定度

則標準溶液配制引入的相對不確定度ur( c1)=

2.3.5 標準曲線擬合引入的相對不確定度ur( c2)

對系列標準溶液各濃度分別進行3 次測定，結果見表2。

表2 毒死蜱標準溶液的峰面積Table 2 Peak area of chlorpyrifos standard solution

由氣相色譜儀工作站得擬合工作曲線方程：y=ax+b（y為峰面積，x為濃度），a= 12 567.74，b=-287.539 8，R2=0.999 30。標準工作曲線擬合引入的不確定度u1(y)由式（1）計算：

式中：a—標準曲線斜率，12 567.74；p—樣品重復測定次數，7；n—標準曲線濃度點數，5；—樣品測定平均濃度，mg/L；—標準溶液平均濃度，mg/L；—標準濃度Ci對應的平均峰面積；s—擬合標準曲線的標準偏差；Ci—標準點濃度值，mg/L；b—標準曲線截距，-287.539 8。

工作曲線擬合引入的相對不確定度ur(c)2=

2.3.6 氣相色譜儀引入的相對不確定度ur( c3)

結合儀器檢定證書上的信息，測量不確定度為3%（k=2），則相對不確定為

2.3.7 方法回收率引入的相對不確定度ur(R)

待測樣品在預處理過程中受樣品性質和基質效應的影響，樣品中待測組分不能100%進入測定溶液，可通過加標回收試驗評估該過程中引入的不確定度。根據檢測方法，平行制備并測試了7 個加標樣品，測試結果見表3。

表3 毒死蜱回收率測定結果Table 3 Determination results of chlorpyrifos recovery rate

由表3 計算回收率的標準偏差s(R =)1.439 7。則回收率引入的標準不確定度則回收率引入的標準不確定度0.005 62。

根據統計學t方法檢驗，判斷偏差是否顯著，當置信度為95%，n-1=6時，查t值臨界值分布表，發現毒死蜱的t值小于雙邊臨界值t(0.05,6）=2.447 1，回收率與100%無顯著差異。

2.4 馬鈴薯中毒死蜱殘留量的合成標準不確定度U( X)

實際測定馬鈴薯中毒死蜱殘留量為0.011 69 mg/kg，回收率修正后為0.012 09 mg/kg，馬鈴薯中毒死蜱殘留量的合成標準不確定度為U( X)=0.097 2 ×0.012 09=0.001 175 mg/kg。

2.5 擴展不確定度

取包含因子k= 2，則馬鈴薯中毒死蜱殘留量的擴展不確定度U=U( X)×2=0.001 175 × 2 =0.002 35 mg/kg，樣品測定結果可表示為X=（0.012 09±0.002 35）mg/kg，k=2。

3 討 論

氣相色譜法是當前應用于農藥殘留檢測的重要方法之一，在檢測過程中，容易受到檢測儀器、檢測試劑、環境溫度、樣本制備、稱量、提取、凈化、定容、時間控制等諸多因素的影響，操作不當會干擾檢測結果[12,13]。本研究通過建立數學模型分析了氣相色譜法測定馬鈴薯中毒死蜱殘留量的不確定度來源，討論了各不確定分量對合成不確定度的影響。由此試驗結果可知，除了本試驗所用儀器外，測量不確定度的主要來源為標準曲線擬合引入的不確定度，其中主要原因是樣品測定濃度較低，沒有落在標準曲線的中間，因此配制系列標準溶液時，樣品檢出濃度應盡量落在標液濃度的平均值處，這樣可以較大的減少標準曲線擬合引入的不確定度。其次為標準溶液定容及配制過程引入的不確定度，分析是由于各實驗室使用的標準物質本身的不確定度所致，在擬合標準曲線的過程中有很多重復測定的步驟，這都與人員的操作有關。因此，毒死蜱檢測時應特別注意標準溶液的配制，規范操作，減少人為因素帶來的誤差。其次，為了降低標準曲線擬合的不確定度，一方面可以增加毒死蜱標準溶液系列點的個數，另一方面可以增加樣品溶液的平行測定次數，使被測物質的含量盡可能接近標準曲線中相應標準物質的含量。