贝类产品中石油烃测定的不确定度评估

许岩+李勃+丁勇+刘中+周军+郝佳

摘要：不确定度是一个合理表征测量结果分散性的参数，具有广泛的应用性和实用性。不确定度的评估对实际检测工作的质量控制具有重要意义。本文研究了荧光分光光度计法测定贝类产品石油烃含量过程中所产生的不确定度。分别考虑了油标准储备液本身、储备液稀释过程、标准曲线拟合、样品的称量、皂化过程、样品的溶解及重复测定过程等各方面因素。评估了各项因子的不确定度、合成不确定度以及扩展不确定度。结果表明，在现场特定情况下，当贝类产品中石油烃的浓度为9.08 mg/kg时，其相对合成不确定度为111%，扩展不确定度为2.02 mg/kg（k=2）。贝类产品石油烃测定的不确定度主要由样品的皂化反应处理过程中的损失所致。因此减少皂化反应过程中的损失，提高皂化样品的回收率，可以有效的减少测量过程中的不确定度，从而提高检测结果的正确度。

关键词：贝类；石油烃；荧光分光光度法；测量不确定度

本文对荧光分光光度计法测定贝类产品中石油烃含量的各个影响因子进行了分析，对其不确定度进行了评估，用以反映其测量的准确度和置信度，从而保证检验结果的有效性和合理性。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

荧光分光光度计（PE LS45）；旋转蒸发仪（布琪）；经脱芳处理后透光率大于90%的石油醚（分析纯，沸点范围60～90 ℃）；6 mol/L氢氧化钠（优级纯）溶液；无水乙醇（重蒸后使用）；二氯甲烷（重蒸后使用）；氯化钠（优级纯）饱和溶液。

1.2方法

样品采集、制备及分析测试过程均严格按照海洋环境监测规范GB 17378.6-2007/13执行。准确称取2～5 g（±0.000 1 g）贝类组织样品于100 mL皂化瓶中进行皂化反应后，用经重蒸处理的二氯甲烷进行萃取，将有机相收集于旋转蒸发瓶中经旋转蒸发至二氯甲烷萃取液剩余0.5 mL，取下旋转蒸发瓶用氮气将残留二氯甲烷萃取液吹干，准确加入10.0 mL脱芳石油醚溶解残留物，制得样品消化液。使用荧光分光光度计通过测定已知浓度的标准溶液系列，得到浓度和响应值相关的一次线性方程，利用得到的线性方程，通过测定样品的响应值计算得样品的浓度［1］。

1.3建立数学模型

试样中石油烃含量的计算公式：Woil=mV/M

式中：Woil——生物体中石油烃的含量（质量分数，mg/kg）

m——从工作曲线上查得的石油烃的含量（mg/L）

V——萃取剂的体积（20 mL）

M——样品的称取量（g）

1.4不确定度的主要来源

——油标准储备液（GBW（E）080913）引入的不确定度

——稀释过程中引入的不确定度

——拟合标准曲线过程中引入的不确定度

——称量样品引入的不确定度

——样品皂化回收率产生的不确定度

——加入溶解液过程中引起的不确定度

——结果的重复性带来的不确定度

2不确定度的评估

2.1标准曲线配制过程引入的不确定度

2.1.1油标准储备液（GBW（E）080913）的不确定度根据标准溶液证书，其质量浓度为（1 000±22）mg/L。依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》［2］，采用矩形（均匀）分布(k=3)计算油标准储备液的不确定度为u（ρ）=22/3=12.7 mg/L。相对不确定度为urel(ρ)=127/1 000=1.27%。

2.1.2稀释过程中引入的不确定度100 mg/L油标准使用液的配制过程：准确移取5.00 mL油标准储备液于50 mL（A级）容量瓶中，用脱芳石油醚稀释至标线，混匀。其稀释因子为f=f(10)。

稀释过程中由刻度吸管引入的不确定度：根据JJG 196-2006《常用玻璃量器检定规程》［3］，查得5mL刻度吸管的允许误差为±0.025 mL,按照矩形均匀分布取（k=3）计算u(v移1)=0025/3=0.014 4 mL。同时考虑温度变化引起刻度吸管的不确定度，查表得醚类体积膨胀系数为16.2×10-4。通常情况下，实验室的温度控制在(20±5) ℃范围内，则由温度引起的不确定度为（取P=0.95，查表得k=1.96）：u（v移2）=V×16.2×10-4×△T/1.96=5×16.2×10-4×5/1.96=0.020 7。刻度吸管引起的合成不确定度为：u( v移)=u(v移1)2+u(v移2)2=0.025 2 mL。刻度吸管引入的相对合成不确定度为uref(v移)=0.025 2/5=0.504%。

稀释过程中由容量瓶带来的不确定度：根据JJG 196-2006《常用玻璃量器检定规程》［3］，查得50 mL容量瓶（A级）的允许误差为±0.05 mL，按照矩形分布取（k=3）计算所得结果为：u(v容1)=0.05/=0.028 9 mL。同样实验室温度变化在±5 ℃（ P=0.95， k=1.96），则由温度变化引起的不确定度为：u（v容2）=50×16.2×10-4×5/1.96=0.207 mL。由容量瓶引起的合成不确定度为合成不确定度为：u(v容)=u(v容1)2+u(v容2)2=0.209 mL，由容量瓶引起的相对合成不确定度为：uref(v容)=0.209/50 = 0.418%。

综上，由稀释因子引起的相对合成不确定度为：

uref（f10）=uref(v容)2+uref（v移）2=0.655%

标准溶液配制过程中引入的相对合成不确定度为：

u(曲线配制) =uref（ρ）2+uref（f10）2=1.43%

2.2拟合标准曲线过程中引入的不确定度

采用6个浓度水平的油标准系列，每个浓度点用荧光分光光度法分别测定三次，曲线各浓度点荧光强度值及样品平行测定三次的浓度值结果分别见表1和表2。〖FL)〗

表1油标准曲线各浓度点荧光强度值

标准点

浓度 mg/L

荧光强度Y1

荧光强度Y2

荧光强度Y3

平均荧光强度Y

Std0

0.000

-0.017

-0.016

-0.017

-0.017

Std1

1.000

5.752

5.759

5.755

5.755

Std2

3.000

15.126

15.120

15.122

15.123

Std3

5.000

23.243

23.244

23.240

23.242

Std4

7.000

35.160

35.162

35.165

35.162

Std5

9.000

46.537

46.535

46.536

46.536

曲线拟合结果为Y=5.065x-0.1374，R=0.998。

表2贝类产品重复测定三次的浓度值

样品号

称样量/g

样品荧光强度值Y-Y0

曲线计算浓度/mg·L-1

样品浓度值/mg·kg-1

Sample1-1

3.125 3

14.207

2.832

9.06

Sample1-2

3.125 3

14.267

2.844

9.10

Sample1-3

3.125 3

14.237

2.838

9.08

根据CNAS-GL06《化学分析中不确定度的评估指南》，标准曲线拟合带来的标准不确定度计算公式:

式中：

b为标准曲线斜率b=5.065；

a为标准曲线的截距a=-0.137 4；

P为待测样品的重复次数P=3；

n为回归曲线的点数n=18；

c为待测样品浓度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0为回归曲线上各点浓度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i为各标准液实际荧光强度值。

带入数值计算得曲线拟合所引入的合成不确定度：u(拟合)=0.103 mg/L。由标准曲线拟合所带来的相对合成不确定度为：uref(拟合)=u(拟合)/ c0=2.38%。

2.3测定液制备过程中引入的不确定度

2.3.1称量样品引入的不确定度称量过程中的不确定度属于B类不确定度。本文测量使用万分之一的电子天平，其称样量准确至0.000 1 g,根据CNAS-GL06《化学分析中不确定度的评估指南》附录G(不确定度的常见来源和数值),该准确级天平的最大允差是±0.05 mg,选用矩形均匀分布,取k=3计算结果为：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除称量器皿重量和称样共需称2次，则称取3.125 3 g贝类产品由天平引起的相对合成不确定度为：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2样品皂化回收率产生的不确定度本次测试的加标回收率为79%~84%，则由于样品回收率引入的不确定度为（取JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的近似公式计算）［2］：

uref（样品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液过程中引起的不确定度实验温度下，10 mL A级刻度吸管的的允差为±005 mL取矩形均匀分布（k=3）由此带来的不确定度分量为:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由温度变化带来的不确定度（假设温度变化在±5℃），则u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，则由刻度吸管引起的合成不确定度为：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相对不确定度为：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

测试样品制备过程中引入的相对合成不确定度为：

uref（样品）=uref(m)2+uref（样品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4结果的重复性带来的不确定度

样品在重复条件下独立测试三次的平均值为9.08 mg/kg（三次测定值见表2）。计算单次测量的不确定度为［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算数平均值的合成不确定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相对合成不确定度为:uref(重复性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5贝类产品石油烃测定中的相对合成不确定度

uref=uref（曲线配制）2+uref（曲线拟合）2+uref（测试液制备）2+uref（重复性）2

=11.1%。则u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6扩展不确定度

取置信概率95%，扩展因子为k=2。其扩展不确定度为:1.01×2=2.02 mg/kg

3结果

贝类样品中石油烃的含量为：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，扩展因子为2)。

4讨论

采用分子荧光法测定贝类产品中石油烃的含量，测定结果的扩展不确定度为2.02 mg/kg，测定结果表示为(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于样品皂化不完全，造成较大的损失,使其成为贝类样品石油烃含量测试过程中不确定度的主要来源。因此减少皂化反应过程中的损失，提高皂化样品的回收率，可以有效的减少测量过程中的不确定度，从而提高检测结果的正确度。

参考文献

［1］ GB 17378.6-2007，海洋监测规范 第6部分：生物体分析［S］.北京：中国标准出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，测量不确定度评定与表示［S］.北京：中国计量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器检定规程［S］.北京：国家质量监督检验检疫总局，2006

［4］ 陈妙瑞，闫鹤，石磊. 石墨炉原子吸收法测定肉制品中镉的过程中的不确定度评定［J］.现代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖国军，等 石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量不确定度的评定［J］.微量元素与健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.

式中：

b为标准曲线斜率b=5.065；

a为标准曲线的截距a=-0.137 4；

P为待测样品的重复次数P=3；

n为回归曲线的点数n=18；

c为待测样品浓度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0为回归曲线上各点浓度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i为各标准液实际荧光强度值。

带入数值计算得曲线拟合所引入的合成不确定度：u(拟合)=0.103 mg/L。由标准曲线拟合所带来的相对合成不确定度为：uref(拟合)=u(拟合)/ c0=2.38%。

2.3测定液制备过程中引入的不确定度

2.3.1称量样品引入的不确定度称量过程中的不确定度属于B类不确定度。本文测量使用万分之一的电子天平，其称样量准确至0.000 1 g,根据CNAS-GL06《化学分析中不确定度的评估指南》附录G(不确定度的常见来源和数值),该准确级天平的最大允差是±0.05 mg,选用矩形均匀分布,取k=3计算结果为：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除称量器皿重量和称样共需称2次，则称取3.125 3 g贝类产品由天平引起的相对合成不确定度为：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2样品皂化回收率产生的不确定度本次测试的加标回收率为79%~84%，则由于样品回收率引入的不确定度为（取JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的近似公式计算）［2］：

uref（样品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液过程中引起的不确定度实验温度下，10 mL A级刻度吸管的的允差为±005 mL取矩形均匀分布（k=3）由此带来的不确定度分量为:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由温度变化带来的不确定度（假设温度变化在±5℃），则u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，则由刻度吸管引起的合成不确定度为：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相对不确定度为：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

测试样品制备过程中引入的相对合成不确定度为：

uref（样品）=uref(m)2+uref（样品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4结果的重复性带来的不确定度

样品在重复条件下独立测试三次的平均值为9.08 mg/kg（三次测定值见表2）。计算单次测量的不确定度为［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算数平均值的合成不确定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相对合成不确定度为:uref(重复性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5贝类产品石油烃测定中的相对合成不确定度

uref=uref（曲线配制）2+uref（曲线拟合）2+uref（测试液制备）2+uref（重复性）2

=11.1%。则u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6扩展不确定度

取置信概率95%，扩展因子为k=2。其扩展不确定度为:1.01×2=2.02 mg/kg

3结果

贝类样品中石油烃的含量为：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，扩展因子为2)。

4讨论

采用分子荧光法测定贝类产品中石油烃的含量，测定结果的扩展不确定度为2.02 mg/kg，测定结果表示为(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于样品皂化不完全，造成较大的损失,使其成为贝类样品石油烃含量测试过程中不确定度的主要来源。因此减少皂化反应过程中的损失，提高皂化样品的回收率，可以有效的减少测量过程中的不确定度，从而提高检测结果的正确度。

参考文献

［1］ GB 17378.6-2007，海洋监测规范 第6部分：生物体分析［S］.北京：中国标准出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，测量不确定度评定与表示［S］.北京：中国计量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器检定规程［S］.北京：国家质量监督检验检疫总局，2006

［4］ 陈妙瑞，闫鹤，石磊. 石墨炉原子吸收法测定肉制品中镉的过程中的不确定度评定［J］.现代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖国军，等 石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量不确定度的评定［J］.微量元素与健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.

式中：

b为标准曲线斜率b=5.065；

a为标准曲线的截距a=-0.137 4；

P为待测样品的重复次数P=3；

n为回归曲线的点数n=18；

c为待测样品浓度的平均值c=9.08 mg/kg；

c0为回归曲线上各点浓度的平均值c0=433 mg/L ；

A0i为各标准液实际荧光强度值。

带入数值计算得曲线拟合所引入的合成不确定度：u(拟合)=0.103 mg/L。由标准曲线拟合所带来的相对合成不确定度为：uref(拟合)=u(拟合)/ c0=2.38%。

2.3测定液制备过程中引入的不确定度

2.3.1称量样品引入的不确定度称量过程中的不确定度属于B类不确定度。本文测量使用万分之一的电子天平，其称样量准确至0.000 1 g,根据CNAS-GL06《化学分析中不确定度的评估指南》附录G(不确定度的常见来源和数值),该准确级天平的最大允差是±0.05 mg,选用矩形均匀分布,取k=3计算结果为：u(m) =0.000 05/3=2.89×10-5g。去除称量器皿重量和称样共需称2次，则称取3.125 3 g贝类产品由天平引起的相对合成不确定度为：uref(m)=u(m) ×2/m=0.001%。

2.3.2样品皂化回收率产生的不确定度本次测试的加标回收率为79%~84%，则由于样品回收率引入的不确定度为（取JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的近似公式计算）［2］：

uref（样品皂化）=(b++b-)212=10.7%

式中：b+=(100-84)%=16%；b-=(100-79)%=21%

2.3.3加入溶解液过程中引起的不确定度实验温度下，10 mL A级刻度吸管的的允差为±005 mL取矩形均匀分布（k=3）由此带来的不确定度分量为:u(v1) =a/k=0.05/3=0.028 9 mL。由温度变化带来的不确定度（假设温度变化在±5℃），则u（v2）=10×16.2×10-4×5/196=0.041 3 mL，则由刻度吸管引起的合成不确定度为：u(v)=u(v1)2+u(v2)2=0.050 4 mL，相对不确定度为：uref（v）= u(v)/v=0050 4/10=0.504%。

测试样品制备过程中引入的相对合成不确定度为：

uref（样品）=uref(m)2+uref（样品皂化）2+uref(v)2=10.7%

2.4结果的重复性带来的不确定度

样品在重复条件下独立测试三次的平均值为9.08 mg/kg（三次测定值见表2）。计算单次测量的不确定度为［4-5］:u（X）=∑ni=1(xi-x)2n-1=0.02 mg/kg，算数平均值的合成不确定度:

u（X算）= u（X）/3=0.011 5 mg/kg,相对合成不确定度为:uref(重复性)= u（X算）/ X=0.127%。

2.5贝类产品石油烃测定中的相对合成不确定度

uref=uref（曲线配制）2+uref（曲线拟合）2+uref（测试液制备）2+uref（重复性）2

=11.1%。则u（x）=11.1%×9.08=1.01 mg/kg

2.6扩展不确定度

取置信概率95%，扩展因子为k=2。其扩展不确定度为:1.01×2=2.02 mg/kg

3结果

贝类样品中石油烃的含量为：(9.08±2.02) mg/kg(置信概率95%，扩展因子为2)。

4讨论

采用分子荧光法测定贝类产品中石油烃的含量，测定结果的扩展不确定度为2.02 mg/kg，测定结果表示为(9.08±2.02) mg/kg，k=2。由于样品皂化不完全，造成较大的损失,使其成为贝类样品石油烃含量测试过程中不确定度的主要来源。因此减少皂化反应过程中的损失，提高皂化样品的回收率，可以有效的减少测量过程中的不确定度，从而提高检测结果的正确度。

参考文献

［1］ GB 17378.6-2007，海洋监测规范 第6部分：生物体分析［S］.北京：中国标准出版社, 2007

［2］ JJF 1059-1999，测量不确定度评定与表示［S］.北京：中国计量出版社，1999

［3］ JJG 196 -2006，常用玻璃量器检定规程［S］.北京：国家质量监督检验检疫总局，2006

［4］ 陈妙瑞，闫鹤，石磊. 石墨炉原子吸收法测定肉制品中镉的过程中的不确定度评定［J］.现代食品科技，2012，28（6）：709-713

［5］梁群珍，王生，肖国军，等 石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量不确定度的评定［J］.微量元素与健康研究，2013，30（1）:53-58

Evaluation of the uncertainty of determination of petroleum hydrocarbons in shellfish products

XU Yan，LI Bo，DING Yong，LIU Zhong，ZHOU Jun，HAO Jia

(Dalian Marine and fishery environment monitoring center ，Dalian 116023)

Abstract：The uncertainty of measurement results is a reasonable representation of dispersion parameters, has extensive applicability and practicality. The evaluation of uncertainty of actual testing work of quality control is of great significance. This paper studies the fluorescence spectrophotometer method shellfish products produced in the process of petroleum hydrocarbons in uncertainty. Oil respectively considered the standard stock solution itself, reserve liquid dilution process, standard curve fitting, sample weighing, specification process, samples of dissolved and repeated measurement process of several factors. The uncertainty of evaluation of each factor, synthetic uncertainty, relative synthesis uncertainty and the expanded uncertainty. The results show that the particular situation at the scene, when the concentration of the petroleum hydrocarbons in shellfish products is 9.08 mg/kg, the synthesis of relative uncertainty was 11.1%, the expanded uncertainty of 2.02 mg/kg (k = 2). Uncertainty is mainly caused by specifications reaction loss in the process of samples. Therefore reduce the losses in the process of specification reaction, improve the recovery of specifications sample can effectively reduce the uncertainty in the process of measurement, so as to improve the accuracy of test results.

Key words：uncertainty； fluorescence spectrophotometer； petroleum hydrocarbon； shellfish.