原子熒光法測定水質(zhì)中汞的方法驗(yàn)證

張 芹，張瀟天，代婷婷，郭小路

（1.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 401102；2.重慶市豐都縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 408299）

在檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定過程中，實(shí)驗(yàn)室申報(bào)檢驗(yàn)檢測能力所選擇的標(biāo)準(zhǔn)方法是技術(shù)審核的關(guān)鍵要素之一[1]。根據(jù)RB/T 214—2017《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定能力評價(jià) 檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)通用要求》規(guī)定：檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)使用標(biāo)準(zhǔn)方法前，應(yīng)進(jìn)行方法驗(yàn)證[2]。市場監(jiān)管總局和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布的《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)評審補(bǔ)充要求》進(jìn)一步明確規(guī)定了實(shí)驗(yàn)室開展標(biāo)準(zhǔn)方法驗(yàn)證的工作程序和要求[3]。

本文依據(jù)生態(tài)環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014《水質(zhì) 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》，開展原子熒光法測定水質(zhì)中汞方法的驗(yàn)證，驗(yàn)證的方法性能指標(biāo)包括校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系、方法檢出限、測定下限、正確度、精密度及實(shí)際樣品測定。通過對方法性能指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行分析，評價(jià)實(shí)驗(yàn)室是否具備原子熒光法測定水質(zhì)中汞的環(huán)境條件和檢測能力。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)原理

將樣品消解后送入原子熒光光度計(jì)，在酸性介質(zhì)硼氫化鉀溶液的還原作用下，形成汞原子，汞原子受汞空心陰極燈光源的激發(fā)產(chǎn)生原子熒光，檢測汞原子的熒光強(qiáng)度，利用原子熒光強(qiáng)度與溶液中汞的質(zhì)量濃度呈正比的關(guān)系，計(jì)算溶液中汞的質(zhì)量濃度[4]。

1.2 主要儀器設(shè)備

主要儀器設(shè)備為：海光AFS-9530 原子熒光光度計(jì)、恒溫水浴鍋、萬分之一分析天平、抽濾裝置。

1.3 試劑

主要試劑為：汞有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)100 mg/L（環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，編號(hào)為GSB07-1268-2000 102915）、汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品（環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所，編號(hào)為GSB07-3173-2014-202047）、氫氧化鈉（優(yōu)級(jí)純，成都科隆）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純，川東化工）、硝酸（優(yōu)級(jí)純，川東化工）、硼氫化鉀（優(yōu)級(jí)純，天津科密歐）。

1.4 試驗(yàn)條件

1.4.1 儀器運(yùn)行條件

載氣：純度大于99.999%的氬氣，載氣流量為400 mL/min，光電倍增管負(fù)高壓為290 V、總燈電流為10 mA，原子化器高度為8 mm，讀數(shù)延遲時(shí)間為1 s，讀數(shù)時(shí)間為11 s，屏蔽氣流量為900 mL/min。

1.4.2 輔助條件

載流溶液為體積分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液，還原劑為質(zhì)量濃度為0.005 g/mL 的氫氧化鉀和質(zhì)量濃度為0.01 g/mL 的硼氫化鉀溶液，配置方法為稱取2.5 g 氫氧化鉀溶于500 mL 純水中，再加入5.0 g 硼氫化鉀，混勻，臨用時(shí)現(xiàn)配。

2 方法性能指標(biāo)的驗(yàn)證與分析

2.1 校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系的驗(yàn)證

2.1.1 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

用大肚移液管準(zhǔn)確吸取質(zhì)量濃度為100.00 mg/L的汞有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1.00 mL，放置于100.00 mL 容量瓶中，并加入10.00 mL 的體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水稀釋至容量瓶刻度線，手動(dòng)搖勻后配制成質(zhì)量濃度為1.00 mg/L 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液A；用大肚移液管準(zhǔn)確吸取1.00 mL 質(zhì)量濃度為1.00 mg/L 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液A，放置于100.00 mL 容量瓶中，并加入10.00 mL 的體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水定容至容量瓶刻度線，搖勻后配制成質(zhì)量濃度為10.00 μg/L 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液B；用大肚移液管準(zhǔn)確吸取10.00 mL 質(zhì)量濃度為10.00 μg/L 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液B 放置于100.00 mL 容量瓶中，加入10.00 mL 的體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液，用超純水定容至容量瓶刻度線，搖勻后配制成質(zhì)量濃度為1.00 μg/L 的汞標(biāo)準(zhǔn)使用液。質(zhì)量濃度為1.00 μg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)使用液為校準(zhǔn)曲線母液，儀器自動(dòng)稀釋配標(biāo)，配制成0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.40 μg/L、0.60 μg/L、0.80 μg/L、1.00 μg/L 共6 個(gè)不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.1.2 校準(zhǔn)曲線的繪制及其線性相關(guān)系數(shù)

按照1.4 的試驗(yàn)條件，以體積分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液為載流，以質(zhì)量濃度為0.005 g/mL 的氫氧化鉀和質(zhì)量濃度為0.01 g/mL 的硼氫化鉀溶液為還原劑，按順序測定質(zhì)量濃度為0.00 μg/L、0.20 μg/L、0.40 μg/L、0.60 μg/L、0.80 μg/L、1.00 μg/L 的汞的原子熒光強(qiáng)度，并根據(jù)測定的汞原子熒光強(qiáng)度，繪制校準(zhǔn)曲線。

汞校準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=1 142.532x+6.793，判定系數(shù)R2=0.998 6，相關(guān)系數(shù)r=0.999 3，校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系如圖1 所示。從圖中可以看出，在質(zhì)量濃度為0.00～1.00 μg/L 線性范圍內(nèi)，校準(zhǔn)曲線擬合程度較好，線性相關(guān)性較高，校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)r符合HJ 694—2014 中r≥0.995 的要求。

圖1 汞校準(zhǔn)曲線線性關(guān)系圖

2.2 方法檢出限、測定下限的驗(yàn)證

方法檢出限指用某一給定的分析方法（包括樣品前處理）在特定條件下和合理的置信水平下，能從樣品中檢測出目標(biāo)分析物的最小質(zhì)量濃度[5-6]；測定下限指限定誤差能滿足預(yù)定要求的前提下，用某一特定分析方法能夠準(zhǔn)確定量檢測出目標(biāo)分析物的最小質(zhì)量濃度，通常以4 倍檢出限質(zhì)量濃度作為測定下限[5-6]。

《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)評審補(bǔ)充要求》中規(guī)定方法性能指標(biāo)的驗(yàn)證可參照《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)修訂技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)的要求開展，因此本次試驗(yàn)依據(jù)HJ 168—2020 中的相關(guān)規(guī)定開展方法檢出限、測定下限的驗(yàn)證。

本試驗(yàn)中空白試驗(yàn)未檢出汞，按照HJ 680—2020《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)修訂技術(shù)導(dǎo)則》附錄A 規(guī)范性目錄規(guī)定，應(yīng)按樣品分析的操作步驟和流程，重復(fù)測定7 次以上的空白加標(biāo)樣品質(zhì)量濃度，其中空白加標(biāo)樣品質(zhì)量濃度應(yīng)為預(yù)估方法檢出限的3～5 倍，再按如下公式來確定檢出限，即：

式（1）中：MDL 為方法檢出限；t為自由度為n－1、置信度為99%時(shí)的t分布值（單側(cè)），t值可參考表1取值[7]；n為樣品重復(fù)測定次數(shù)，n－1 為自由度；S為n次重復(fù)測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表1 方法檢出限、測定下限的測定結(jié)果

具體試驗(yàn)步驟為：在100.00 mL 純水中加標(biāo)0.02 μg 汞（理論加標(biāo)質(zhì)量濃度為0.20 μg/L，為HJ 694—2014 中檢出限的5 倍），按照1.4 試驗(yàn)條件，重復(fù)測定7 次空白加標(biāo)樣品，測定結(jié)果和計(jì)算結(jié)果如表1 所示。

當(dāng)n=7 時(shí)，t（n-1，0.99）=3.143 0，S=0.004 9 μg/L，汞方法檢出限MDL 為0.020 0 μg/L，測定下限為0.080 0 μg/L，低于國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014 中汞方法檢出限為0.04 μg/L、測定下限為0.16 μg/L 的要求。

2.3 正確度的驗(yàn)證

正確度指多次重復(fù)測量所得的量值平均值與一個(gè)參考量值的一致程度。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的正確度通過對有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測定的相對誤差來表示[7]。本次試驗(yàn)選取汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品， 質(zhì)量濃度為（4.23±0.36）μg/L，編號(hào)為GSB07-3173-2014-202047，開展方法正確度的驗(yàn)證。因汞標(biāo)準(zhǔn)樣品質(zhì)量濃度為4.23 μg/L，超過校準(zhǔn)曲線最高點(diǎn)質(zhì)量濃度1.00 μg/L，需對汞標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋10 倍后測定。按照1.4的試驗(yàn)條件，重復(fù)測定6 次，測定結(jié)果如表2 所示。本次試驗(yàn)中6 次測定值均在汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的保證值范圍內(nèi)，絕對誤差為0.13 μg/L，相對誤差為2.98%，方法正確度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014 的要求。

表2 汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果

2.4 精密度的驗(yàn)證

精密度指在規(guī)定的相同測定條件下，對某一樣品進(jìn)行多次測定，各個(gè)測定值之間的離散程度，是保證準(zhǔn)確度的先決條件。精密度表示測定的再現(xiàn)性，同被測定的量值大小和質(zhì)量濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的精密度主要用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)95%置信區(qū)間（必要時(shí)）表示[7]。本次試驗(yàn)選取汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，質(zhì)量濃度為（4.23±0.36）μg/L，編號(hào)為GSB07-3173-2014-202047，進(jìn)行方法精密度的驗(yàn)證。按照1.4 的試驗(yàn)條件，連續(xù)測定稀釋10 倍后的汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品6 次，測定結(jié)果如表2 所示。6 次測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.05 μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.00%，國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014 中汞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%～2.9%，因此，本試驗(yàn)精密度滿足其標(biāo)準(zhǔn)方法要求。

2.5 實(shí)際樣品及樣品加標(biāo)測定

本試驗(yàn)選取地表水開展實(shí)際樣品測定。按照HJ/T 91—2002《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》采集水庫水樣，樣品采集后用可溶態(tài)重金屬抽濾裝置（0.45 μm 的微孔濾膜）過濾，先棄去初始濾液，再用過濾后的水樣蕩洗采樣瓶及瓶蓋2～3 次，再將過濾后的水樣裝于采樣瓶，加入保存劑后冷藏保存送回實(shí)驗(yàn)室。

樣品混勻后，分別量取5.00 mL 水樣于3 個(gè)10.00 mL 比色管中（某水庫、某水庫平行、某水庫加標(biāo)），加入1.00 mL 硝酸-鹽酸-水（1+3+4）溶液，加塞混勻，置于沸水浴中加熱消解1 h，期間搖動(dòng)1～2次并開蓋放氣，冷卻后用水定容至標(biāo)線，混勻待測。按照1.4 的試驗(yàn)條件，測定3 份樣品的原子熒光強(qiáng)度，測定結(jié)果如表3 所示。水庫樣品和水庫平行樣品測定結(jié)果均為0.04 L（L 為測定結(jié)果低于方法檢出限），水庫加標(biāo)樣品為0.20 μg/L，相對偏差為0%，加標(biāo)回收率為100%，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014 中汞平行雙樣的相對偏差小于等于20%，加標(biāo)回收率為70%～130%的要求。

表3 實(shí)際樣品測定結(jié)果

3 結(jié)論

本次方法驗(yàn)證中，檢測人員對該標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了培訓(xùn)且能熟練操作原子熒光光度計(jì)；原子熒光光度計(jì)、分析天平等儀器設(shè)備均經(jīng)過計(jì)量檢定及檢定結(jié)果評價(jià)合格，且在檢定有效期內(nèi)；藥品試劑等均滿足該標(biāo)準(zhǔn)方法的要求；實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件滿足標(biāo)準(zhǔn)方法的要求。

在本實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件和試驗(yàn)條件下，該方法的校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r為0.999 3；汞方法檢出限為0.02 μg/L，測定下限為0.08 μg/L；汞有證標(biāo)準(zhǔn)樣品測定合格，正確度（相對誤差）為2.98%，精密度（相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）為1.00%；實(shí)際樣品的雙樣平行的相對偏差為0%、加標(biāo)回收率為100%，以上驗(yàn)證指標(biāo)結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ 694—2014 的技術(shù)要求。

從以上結(jié)果可知，本實(shí)驗(yàn)室有能力正確使用該標(biāo)準(zhǔn)方法，具備用原子熒光法測定水質(zhì)中汞的能力。