石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定食品中鉛含量的不確定度分析

□ 馬 芳 吳 青 洛陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

重金屬鉛對(duì)人體健康所造成的危害是非常嚴(yán)重的，特別是人體的腎器官。而腎臟是人體排毒的重要器官，鉛會(huì)對(duì)腎小管造成損傷，影響人體正常的排毒情況。在食用大量的含鉛食物后，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致癌癥或者身體畸形。所以我國(guó)在食品安全檢測(cè)當(dāng)中，對(duì)于鉛含量的檢測(cè)十分嚴(yán)格。目前，我國(guó)最新的鉛含量檢測(cè)方法就是采用石墨原子吸收光譜的方式，來(lái)對(duì)食品當(dāng)中的鉛含量進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)食品當(dāng)中的鉛含量進(jìn)行檢測(cè)，采取石墨原子吸收光譜的檢測(cè)方法，食品的樣品要先經(jīng)過微波消解處理之后，再由石墨爐原子化，然后放在283.300 nm的地方檢測(cè)它的吸光程度。根據(jù)檢測(cè)樣品的濃度，在其范圍內(nèi)對(duì)鉛所吸收的光度值與樣品當(dāng)中的鉛含量形成正比，最后再根據(jù)此樣品在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值來(lái)定量。如此一來(lái)，有效地使用石墨爐原子吸收光譜來(lái)檢測(cè)食品當(dāng)中的鉛含量，能夠獲得一個(gè)更加準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，保證食品安全。

1 儀器以及所需試劑

1.1 儀器

具有冷凝循環(huán)水機(jī)和自動(dòng)進(jìn)樣器的日立原子吸收分光光度計(jì)、能夠控制溫度的電熱爐、高精度電子天秤、干燥箱以及微波消解儀。容量為100 mL的容量瓶；兩個(gè)移液管（分別為1 mL和10 mL）。上述的所有玻璃器皿必須要硝酸液浸泡過夜進(jìn)行消毒，然后用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室規(guī)定用水反復(fù)沖洗[1]。

表1 消解條件參照表

1.2 試劑

高氯酸、濃度為30%的過氧化氫、硝酸、磷酸二氫銨以及硝酸鈀。準(zhǔn)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼鐵材料測(cè)試值，對(duì)照鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液為1 000 μg/mL。

2 試驗(yàn)方法

2.1 前期準(zhǔn)備工作

樣品的消解條件見表1。

取食品樣品0.25～0.85 g，放到微波消解瓶中，再滴入5 mL的硝酸，按照正規(guī)的操作方法使用微波消解儀消解樣品，其條件參照表1。待消解完成后等待溫度下降至手能觸摸時(shí)將其取出，將消解瓶放在150 ℃左右的電熱板上趕酸到1 mL左右。然后等消解瓶冷卻后，將瓶中的消化試劑倒入10 mL的容量瓶中。根據(jù)相應(yīng)的濃度從低到高的順序?qū)?0 μL的鉛系列溶液和10 μL的磷酸二氫銨——硝酸鈀溶液一起倒入石墨爐，等待它們?cè)踊鬁y(cè)量它們吸光度的數(shù)值[2]。這是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的鉛容量，然后再用相同的方法使用20 μL的樣品溶液和 10 μL的磷酸二氫銨——硝酸鈀溶液一起倒入石墨爐等待原子化后，對(duì)其吸光度的數(shù)值和剛才測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較。

2.2 數(shù)學(xué)公式

在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中鉛含量的公式呈現(xiàn)為：

X——樣品中的鉛含量；P——樣品溶液當(dāng)中的鉛濃度；P0——空白溶液當(dāng)中的鉛濃度；V——樣品消化液的容量體積；M——樣品的總質(zhì)量。

所以根據(jù)測(cè)量的方法來(lái)看，每個(gè)參數(shù)之間的數(shù)值都是相對(duì)獨(dú)立的，對(duì)于指標(biāo)的合格度來(lái)說(shuō)可以在各個(gè)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度上進(jìn)行融合。

3 不確定度的計(jì)算

3.1 樣品檢測(cè)當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度不確定度

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的鋼鐵材料當(dāng)中所提供的鉛溶液標(biāo)準(zhǔn)濃度是1 000 mg/mL，相對(duì)擴(kuò)展不確定的度為±4 mg/mL，即0.4%，所以它的不確定度為：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制當(dāng)中不確定度

標(biāo)準(zhǔn)溶液的調(diào)制方法當(dāng)中，使用2 mL的吸管吸取0.2 mL的儲(chǔ)備液放在100 mL的容量瓶中，再加入硝酸溶液攪拌均勻。假如在這個(gè)時(shí)候溶液的濃度達(dá)到每升1 mg 的時(shí)候，則能夠達(dá)到鉛濃度的標(biāo)準(zhǔn)值。在使用吸量管分別吸 取 0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL放入100 mL的容量瓶當(dāng)中，再加入硝酸攪拌均勻，通過計(jì)算能得出于 0、10、20、40、60、80 μg/L。

在吸取溶液的時(shí)候所采用的單標(biāo)線吸管必須滿足國(guó)家玻璃量器檢測(cè)規(guī)定的要求，雖然允許有誤差的存在，但是根據(jù)情況選取相對(duì)應(yīng)的平均值，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行分析獲得以下數(shù)值。第一，對(duì)于吸管的吸取量刻度之間的誤差允許在±0.008 mL，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.008/=0.0046mL；第二，在進(jìn)行吸取過程中，要對(duì)吸取量通過吸管的刻度量進(jìn)行一個(gè)預(yù)估，預(yù)估的誤差要控制在吸管分度值的1/2，接著采取平均數(shù)值計(jì)算，得出0.005/=0.0029mL；第三，吸管和溶液的溫度與校正時(shí)間會(huì)由于一些外界因素導(dǎo)致產(chǎn)生不確定度，根據(jù)分析要將室內(nèi)溫度控制在± 4℃左右，然而空氣當(dāng)中會(huì)含有水蒸氣，所以還要對(duì)水蒸氣占比體積有一個(gè)良好的計(jì)算，根據(jù)公式2.1×10-4/℃取得一個(gè)相對(duì)應(yīng)的平均值，從而轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的誤差： 0.00084/=0.0005mL。

（1）再使用10 mL的容量瓶對(duì)溶液進(jìn)行配制，在配制過程中可以忽略以下三個(gè)不確定度，第一容量器的體積，對(duì)于它的誤差計(jì)算0.02/=0.012mL，在選取其中的平均值；第二，對(duì)于容積瓶上面的刻度誤差預(yù)估±0.005V10選取平均值的誤差計(jì)算0.005V10/= 0. 05/= 0.029 mL；第三，溶液溫度和容量瓶的溫度校準(zhǔn)因時(shí)間不同，所以也會(huì)產(chǎn)生不確定度，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候最好是在一個(gè)恒溫的室內(nèi)進(jìn)行，溫度控制在（20±4）℃左右，對(duì)于空氣環(huán)境當(dāng)中的水蒸氣進(jìn)行平均數(shù)值的分析選取，通過計(jì)算得到的誤差為0.00084/=0.0048mL。

（2）100 mL容量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析：在100 mL的容量瓶當(dāng)中進(jìn)行溶液配制，在配制過程中可以忽略以下三個(gè)不確定度。第一，容量器的體積，對(duì)于它的誤差計(jì)算 0.1/=0.04mL，在選取其中的平均值[3]；第二，對(duì)于容積瓶上面的刻度誤差預(yù)估±0.005V10選取平均值的誤差計(jì)算0.005V100/= 0.29 mL；第三，溶液溫度和容量瓶的溫度校準(zhǔn)因時(shí)間不同，所以也會(huì)產(chǎn)生不確定度，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候最好是在一個(gè)恒溫的室內(nèi)進(jìn)行，溫度控制在（20±4）℃左右，對(duì)于空氣環(huán)境當(dāng)中的水蒸氣進(jìn)行平均數(shù)值的分析選取，通過計(jì)算得到的誤差為0.00084/=0.0048mL。

4 結(jié)果

通過以上實(shí)驗(yàn)過程以及每項(xiàng)步驟的計(jì)算和誤差測(cè)量，對(duì)鉛含量的不確定值進(jìn)行計(jì)算得到一個(gè)結(jié)果樣品中鉛含量為 C=（1.0 ± 0.0128）mg/kg。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上的試驗(yàn)和計(jì)算，本次實(shí)驗(yàn)過程采取石墨爐原子吸收光譜的方法，對(duì)于食品當(dāng)中的鉛含量進(jìn)行一次濃度、取樣以及實(shí)驗(yàn)過程中的容積質(zhì)量和形式有效準(zhǔn)確的測(cè)量。從而證明鉛元素的檢測(cè)分析方法的準(zhǔn)確性是具有較高的可信度和依靠的。在很大的程度上對(duì)于我國(guó)的食品安全檢測(cè)提供了強(qiáng)有力證據(jù)，也提高了食品的本身質(zhì)量安全，推動(dòng)我國(guó)的科技經(jīng)濟(jì)向前不斷發(fā)展。