電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定水產(chǎn)品中砷含量的不確定度評(píng)定

陳風(fēng)蔚 ，殷悅 ，邵俊杰 ，吳蓓琦 ,2，張秋云 ,2，馬行空 ，譚秀慧 ,2

（1.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017；2.江蘇省水產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)中心，江蘇 南京 210017）

砷是一種地殼元素，在自然界中廣泛存在。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，如采礦、冶金等過(guò)程向環(huán)境中排放了大量的砷及其化合物，由砷導(dǎo)致的疾病時(shí)有發(fā)生，如發(fā)生于臺(tái)灣的“黑足病”[1]等。砷包括有機(jī)砷和無(wú)機(jī)砷，無(wú)機(jī)砷毒性更強(qiáng)，長(zhǎng)期暴露會(huì)導(dǎo)致肝臟、腎臟和肺部疾病，損傷皮膚以及生殖、神經(jīng)系統(tǒng)，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer,IARC）將砷列為人類致癌物[2]。受污染的食物是人體砷暴露主要來(lái)源之一，為了保護(hù)人體健康，我國(guó)《食品中污染物限量》[3]規(guī)定水產(chǎn)動(dòng)物及其制品（魚(yú)類及其制品除外）無(wú)機(jī)砷限量值為0.5 mg/kg，魚(yú)類及其制品砷限量值為0.1 mg/kg，同時(shí)規(guī)定檢測(cè)無(wú)機(jī)砷時(shí)可先測(cè)定其總砷，當(dāng)總砷水平不超過(guò)無(wú)機(jī)砷限量值時(shí)，不必測(cè)定無(wú)機(jī)砷。水產(chǎn)品中砷含量的監(jiān)測(cè)已成為水產(chǎn)品一項(xiàng)重要的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，而評(píng)定其測(cè)量不確定度，對(duì)于提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要意義。

水產(chǎn)品中砷的檢測(cè)方法主要有原子熒光法（AFS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）等。其中ICP-MS法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)[4-7]，因而該試驗(yàn)采用ICP-MS法作為檢測(cè)方法。該試驗(yàn)依據(jù)《JJF 1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[8]要求分析評(píng)定ICP-MS測(cè)定水產(chǎn)品中砷含量的不確定度，通過(guò)分析不確定度來(lái)源，找出影響測(cè)定結(jié)果的主要因素，為水產(chǎn)品中砷元素測(cè)定的質(zhì)量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

質(zhì)控樣品T07279QC（砷含量參考值16.3 mg/kg，|z|≤2 時(shí)，含量范圍 12.9～19.8 mg/kg，英國(guó) FAPAS，蟹肉罐頭）；砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；硝酸（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）。

ELAN DRC-e型電感耦合等離子質(zhì)譜儀（美國(guó)PerkinElmer儀器公司）；Milli-QIntegral 5超純水儀（美國(guó)Millipore公司）；BSA224S電子天平（德國(guó)Sar torius公司）；ETHOSONE微波消解儀（意大利Mile stone公司）；EH20Aplus趕酸儀（美國(guó)LabTech公司）；實(shí)驗(yàn)室常用玻璃量器均為A級(jí)且經(jīng)檢定合格。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 標(biāo)準(zhǔn)中間液（1.00μg/mL）：準(zhǔn)確移取砷單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1.00 mL，用體積分?jǐn)?shù)0.5%硝酸稀釋并定容至100 mL容量瓶。

標(biāo)準(zhǔn)工作液：吸取適量砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用硝酸溶液（5+95）逐級(jí)稀釋配成質(zhì)量濃度分別為0.00、1.00、5.00、10.0、30.00和50.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，供ICPMS法分析。

1.2.2 樣品前處理 稱取樣品0.5 g（精確到0.0001 g），置于干凈的微波消解罐內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸（ρ=1.42 g/mL）、2 mL超純水、1 mL過(guò)氧化氫（ρ=1.12 g/mL）密封，放入微波消解儀，先在1 500 W消解功率下，用8 min升至140℃，保持2 min，再在1000W消解功率下，用10 min升至200℃，保持10 min，待消解結(jié)束，系統(tǒng)冷卻后，取出內(nèi)罐，用少量水沖洗內(nèi)蓋，把消解罐置于趕酸儀于100℃趕酸30 min，用超純水定容至25 mL容量瓶，混勻上機(jī)待測(cè)。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

1.2.3 ICP-MS儀器工作條件 射頻功率1 100 W，等離子體流量15 L/min，輔助氣流量1.2 L/min，霧化氣流量0.82 L/min，進(jìn)樣量2 mL/min。使用72Ge為內(nèi)標(biāo)測(cè)定砷的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

砷含量測(cè)定按公式（1）計(jì)算：

式中：X為試樣中砷含量，mg/kg；c為樣品消化液中扣除空白后砷的含量μg/L；V為消化液定容總體積mL；m為樣品質(zhì)量g。

2.2 不確定度來(lái)源分析

根據(jù)檢測(cè)方法和數(shù)學(xué)模型分析，水產(chǎn)品中砷測(cè)定的不確定度分量主要來(lái)源有：稱量過(guò)程、定容體積、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合以及測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性。

2.2.1 稱量過(guò)程引入的不確定度urel(m) 依據(jù)檢定證書(shū)和JJG 1036—2008《電子天平檢定規(guī)程》[9]，該天平在稱量范圍為0～50 g范圍內(nèi)，最大示值誤差為±0.0005 g，按矩形分布，k=，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(m)==0.000408 g；天平分辨率為0.0001 g，按矩形分布，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2(m)==0.000289 g，兩者合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)===0.000409 g，該稱量的相對(duì)不確定度urel(m)==0.000818。

2.2.2 定容體積引入的不確定度urel(V) 試驗(yàn)過(guò)程中，樣品消化液用1 mL移液器吸取1 mL定容至10 mL容量瓶后上機(jī)。

1 mL移液器引入的不確定度urel(P1mL)：依據(jù)JJG 196-2006《移液器檢定規(guī)程》[10]，1 mL移液器的最大容量允差為±1.0%，按矩形分布，k=，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P1mL)==0.00577 mL，故由移液器引入的相對(duì)不確定度為urel(P1mL)==0.00577。

25 mL容量瓶引入的不確定度urel(F25mL)：依據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[11]，20 ℃時(shí)，25.0 mL容量瓶允差為±0.03 mL，按矩形分布，k=，則容量瓶容量允差產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0173，相對(duì)不確定度為=0.000693。

通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制是在20℃條件下進(jìn)行，溫差為±5℃。因?yàn)橐后w的體積膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于玻璃器皿，所以溫度引入的不確定度只考慮液體，已知水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，按矩形分布，k=，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=0.000606，所以由25 mL容量瓶引入的相對(duì)不確定度為：=0.000921。

10 mL容量瓶引入的不確定度urel(F10mL)：20℃時(shí)，10 mL容量瓶允差為±0.02 mL，由10 mL容量瓶引入的相對(duì)不確定度為urel(F10mL)=0.00130故由樣品消解液定容引入的相對(duì)不確定度urel(V)==0.00599。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度urel(Cb) 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度urel(Cs)：根據(jù)砷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)，其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為（k=2）為1%，則u(Cs)==0.5 ug/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Cs)==0.005。標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度：同2.2.2節(jié)計(jì)算，5 mL移液器引入的不確定度urel(P5mL)=0.00577，100 mL容量瓶引入的不確定度urel(F100mL)=0.000837

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程，標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度為：

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度urel(Y) 按照試驗(yàn)方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，每個(gè)點(diǎn)測(cè)3個(gè)平行。采用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0155x+0.0017，r=0.9996。

擬合曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差SY=

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合所引入的不確定度urel(Y)=

其中，p為標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定總次數(shù)（p＝18）；n為測(cè)試樣品的測(cè)量次數(shù)（n＝6）；SY為擬合曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差，μg/L；b為擬合曲線斜率；c為被測(cè)樣品溶液的質(zhì)量濃度估計(jì)值，用被測(cè)樣品溶液質(zhì)量濃度的平均值表示，μg/L為繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的全部Ci值的平均值，μg/L，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合所引入的不確定度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液測(cè)定結(jié)果

2.2.5 測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性引入的不確定度urel(X)準(zhǔn)確稱取樣品6份，按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果分別為 16.48、16.34、16.83、16.70、15.87 和 16.37 mg/kg，平均值為16.43 mg/kg，使用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差s=，其中，n為樣品測(cè)定次數(shù)，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(X)=，計(jì)算結(jié)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(X)=果為0.00828。

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u與擴(kuò)展不確定度U

相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

urel==0.0214

3 結(jié)果表示

根據(jù)以上不確定評(píng)定的結(jié)果，采用ICP-MS法測(cè)定水產(chǎn)品中砷含量的結(jié)果應(yīng)表示為：（16.43±0.70）mg/kg

4 討論

從以上不確定來(lái)源分析結(jié)果可知，ICP-MS法測(cè)定水產(chǎn)品中砷含量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制是造成試驗(yàn)誤差的主要因素。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儀器的保養(yǎng)維護(hù)，提高儀器的靈敏度等，嚴(yán)格控制樣品的消解過(guò)程，使用高純度的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，提高測(cè)試人員操作技能與熟練程度，以提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。