石墨炉原子吸收光谱法测定稻谷中镉含量的不确定度评定

石墨炉原子吸收光谱法测定稻谷中镉含量的不确定度评定

镉是一种对人体有害的重金属，在环境中分布很广,而水稻这一大宗谷物类农作物对镉的吸收富集能力比较强，尤其容易超标，稻谷中镉含量在粮食流通环节中是必测的项目之一，通过稻谷中镉含量的不确定度分析，提高稻谷质量评判的科学性，对指导粮食收购具有重要意义。测量不确定度是对测量结果可能误差的度量，是定量说明测量结果质量好坏的参数，与测量过程中的诸多因素有关，合理评定测量结果的不确定度不仅是与国际接轨的需要,也是《检验检测机构资质认定评审准则》提出的要求。本文参照GB 5009.15-2014《食品安全国家标准 食品中镉的测定》对稻谷进行检测，并对检测过程中引入的不确定度进行分析与评定。测量环境条件：温度(20±5)℃,湿度55～65%,主要测量仪器：石墨炉原子吸收光谱仪；电子天平；100ml单标线容量瓶,；100ul移液器；1ml移液器；主要试剂

硝酸（UP级）,镉标准溶液1000μg/ml；样品,随机选取2015年粮食收购环节中的晚籼稻谷作为本次实验样品。测量过程：对所选稻谷样品去杂去皮，经无污染粉碎机粉碎，过40目筛均匀后随机称取0.5g（精确到0.0001），加入6ml硝酸，150℃高压罐消解5～6小时至消解液澄清透明，冷却后，完全转移至容量瓶，加水定容至100.0ml，充分混匀，即为待测液，同时按以上方法做空白对照，然后石墨炉原子吸收光谱法测定其中的镉含量。主要仪器条件：波长228.8nm,灰化温度250℃，原子化温度1800℃，背景校正：塞曼效应。配制系列镉标液作校准曲线，试剂空白自动扣除，对该稻谷样品在重复性条件下进行10次独立测定取平均值。

建立数学模型

式（1）中：

W为稻谷试样中镉的质量分数，mg/kg

C为测定样液中镉的质量浓度，ug/L

C0为试剂空白中镉的质量浓度，ug/L

V为试样消解后的定容体积，ml

M为试样质量，g

不确定度主要来源分析

石墨炉原子吸收光谱法测定稻谷中镉含量的不确定度主要有以下4个来源①称量样品引入的相对标准不确定度U(M)rel；样品消解液定容体积引入的相对标准不确定度U(V)rel；镉含量浓度引入的相对标准不确定度U(C)rel,该项标准不确定度来源有3个：仪器测量重复性引入的标准不确定度U1(C)；配制镉系列标准溶液引入的标准不确定度U2(C)和利用标准溶液的浓度与吸光度拟合的标准曲线求得试样浓度C时引入的标准不确定度U3(C)。测量重复性引入的相对标准不确定度Urrel,不确定度分量的评定； 天平称量引入的相对标准不确定度U(M)relm,实验采用的稻谷试样经粉碎机粉碎后均匀粉末随机取样,可以认为试样均匀,代表性充分,由此所致的不确定度忽略不计。按要求试样称量精确至0.0001g,称量用的电子天平的允差为±0.0005g,按均匀分布，,由于称量时有去皮和称量两次操作，分量应计算两次：

定容体积的不确定度U(V)

由于样品密闭消解，样夜转移完全，此过程引入的不确定度可忽略不计，仅考虑定容体积引入的不确定度。

容量瓶的容量偏差引起的标准不确定度U1(V)根据JJG196-2006常用玻璃量具6[3]规定,20℃时100ml A级容量瓶允差为±0.020ml,按均匀分布，则100ml A级容量瓶体积带来的不确定度

温度变化引入的标准不确定度U2(V)

容量瓶出厂校为20℃,假定实验室的温度在(20±5)℃之间变动。水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃,按均匀分布则温度变化带来的不确定

合成得到体积的标准不确定度

测定样品消解液中镉浓度引入的不确定度U(C)

由仪器测量重复性引入的标准不确定度U1(C)

重复测量同一样品消解液3次，测得结果分别为0.627ng/ml,0.631ng/ml,0.635ng/ml，以平均值0.631ng/ml作为测量结果，利用极差法计算，则

配制镉系列标准溶液引入的标准不确定度U2(C)

在标准储备液稀释配制过程中，其数学模型为：

式中Cs为镉标准储备液浓度；

Cx为镉标准溶液浓度

V1为吸取储备液体积；

V2为吸取一级中间液体积；

V3为吸取二级中间液体积；

V4为稀释成一级中间液所用容量瓶体积；

V5为稀释成二级中间液所用容量瓶体积；

V6为稀释成标准曲线浓度所用容量瓶体积；

由标准物质证书得知相对不确定度2ug/ml,k=2,则：

将1000ug/ml镉标准储备液用1ml移液器移取1ml至100ml容量瓶稀释定容，依次按1：100，1：100进行两次稀释，得到100ug/L二级中间液，再用1ml移液器分别移取0.2ml、0.4ml、0.6ml、0.8ml、1.0ml浓度为100ug/L中间液，定容至100ml,配制成0.2ug/L、0.4ug/L、0.6ug/ L、0.8ug/L、1.0ug/L系列浓度的标准溶液。由于样品浓度为0.631ng/ml,现以最接近标液浓度Cx=0.6ng/ml点进行评定：

①1ml移液器移取1ml储备液时，其容量允许差±1.0%,查移液器检定证书，1ml移液器移取0.6ml液体时，其容量允许差也是±1.0%按均匀分布，则100ml A级容量瓶体积带来的不确定度

由稀释后标准溶液的浓度引入的相对标准不确定度

U2(C)=U(Cx)=0.0099×0.6=0.0059 ug/L

利用标准溶液的浓度与吸光度拟合的标准曲线求得试样浓度C时引入的标准不确定度U3(C)

①建立拟合曲线方程

对上述已稀释系列浓度的标准溶液上机进行测定，其测定结果如表1

对上述标液包括标液空白在内，总共6份，每份溶液都测了两次，标准溶液测定次数n=2*6=12

对预处理好的样品消解液进行3次重复测定，测得样品中镉浓度平均值C=0.631ng/ml，根据式(1)计算稻谷中含镉量：

W=0.126(mg/kg)

样品测定次数p=3

③拟合曲线标准不确定度分析

根据CNAS-GL06_2006《化学分析中不确定度的评估指南》，标准曲线拟合引入的不确定为：

式中：s——拟合曲线的标准偏差；

b——拟合曲线的斜率,b=0.135；

p——样品的测定次数,p=3；

n——标准溶液的测量次数,n=6；

c——样品溶液中镉浓度的平均值,c=0.631 ug/L；c——标准溶液中镉浓度的平均值c=1.000 ug/L,；ci ——标准溶液中镉的系列浓度，ng/ml

由以上三部分构成镉含量浓度C引入的相对标准不确定度U(C)rel的计算

测量重复性引入的相对标准不确定度Urrel

在重复性条件下，对稻谷试样进行10次独立测定，测定结果如下：

表2

用贝塞尔法计算重复性实验数据引入的相对不确定度Urrel：

试验结果平均值的标准不确定度：

试验结果的相对标准不确定度：

合成相对标准不确定度的评定

扩展不确定度评定

取包含因子k=2,则扩展不确定度U（w）=2×0.0066=0.013（mg/kg）

报告与表示

当测定稻谷中镉含量为0.125mg/kg时，其扩展不确定度U（w）=0.013（mg/kg），k=2

可表示为

W=（0.125±0.013）mg/kg,k=2

采用石墨炉原子吸收法测稻谷中镉含量时，引起测定结果不确定度的诸多因素中，镉含量浓度引入的相对标准不确定度对测定结果影响最大，其中，又以配制镉系列标准溶液引入的不确定度与仪器测量重复性引入的标准不确定度最为主要，配制镉系列标准溶液时，所用1ml移液器带来的影响最大，建议将1ml移液器换成1ml分度吸管或其他更高精度的量器并对其引入的不确定度做进一步的比较分析，选取更合适的量器，所以要想准确测量稻谷中镉含量，选取高精度的量器来配制镉系列标准溶液尤为关键，仪器测量重复性引入的标准不确定度与石墨炉原子吸收光谱仪的稳定性相关，平时需要注意仪器参数优化，必要时做仪器性能检查。

□温州市粮油产品质量检测站 胡春和