原子吸收分光光度计石墨炉法测定食品中镉的不确定度评定

王 超 ，刘 杨 ，蒋祥飞，汤有宏，2

(1.安徽古井贡酒股份有限公司，安徽亳州 236820；2.安徽省固态发酵工程技术研究中心，安徽亳州 236820)

采用GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》检测水样中镉的含量，水样前处理有压力罐消解法、微波消解法、湿式消解法、干灰化法4 种方法，其中微波消解法耗时最短，效率最高，是最为合适的方法。为确保微波消解法检测结果的准确可靠，对其检测过程中影响结果的因素进行分析，评价影响因素对检测结果的综合影响程度，进而对此方法进行不确定度评定。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

试样：用水样取代了试样进行试验，水样为生活饮用水。

试剂：硝酸（HNO3），优级纯；过氧化氢（H2O2，30%）。

硝酸溶液（1 %）：取10.0 mL 硝酸加入100 mL水中，稀释至1000 mL。

标准品：经国家认证并授予标准物质证书的镉标准溶液(镉1 mg/mL)。国家标准样品编号GSB 04-1721-2004，唯一标识183012-3，质量浓度1000 μg/mL，有效期为2020年3月6日。

仪器设备：原子吸收分光光度计，附石墨炉；1 mL 移液管、5 mL 移液管、25 mL 容量瓶、100 mL 容量瓶。

注1：除非另有说明，本方法所用试剂均为分析纯，配制溶液用水为GB/T 6682规定的二级水。

注2：所用玻璃仪器均需以硝酸溶液（1+4）浸泡24 h 以上，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净。

1.2 标准溶液配制

1.2.1 镉标准储备液（1000 μg/mL）

直接购买经国家认证并授予标准物质证书的镉标准溶液(1000 μg/mL)作为镉标准储备液。其标准溶液编号为GSB 04-1721-2004，唯一标识为183012-3，质量浓度为1000 μg/mL，有效期至2020年3月6日。

1.2.2 镉标准中间液（10 mg/L）

准确吸取镉标准储备液（1000 μg/mL）1.00 mL于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混匀。

1.2.3 镉标准中间液（100 μg/L）

准确吸取镉标准储备液（10 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混匀。

1.2.4 镉标准中间液（3 μg/L）

准确吸取镉标准储备液（100 μg/L）3.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混匀。

1.3 不确定度评定依据

以下列两个标准作为依据：JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》；GB/T 27411—2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》。

1.4 检测方法

1.4.1 检测方法

国家标准GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》试样消解中微波消解处理样品后测定的方法。

1.4.2 方法原理

试样经灰化或酸消解后，注入一定量样品消化液于原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收228.8 nm 共振线，在一定浓度范围内，其吸光度值与镉含量成正比，采用标准曲线法定量。

1.4.3 方法简述

吸取水样5.00 mL 置于微波消解罐中，加5 mL硝酸和2 mL 过氧化氢。微波消化程序可以根据仪器型号调至最佳条件。消解完毕，待消解罐冷却后打开，消化液呈无色或淡黄色，加热赶酸至近干，用少量硝酸溶液（1 %）冲洗消解罐3 次，将溶液转移至10 mL 或25 mL 容量瓶中，并用硝酸溶液（1 %）定容至刻度，混匀备用；同时做试剂空白试验。上机测试。

1.5 数学模型

式中：X—试样中镉含量，mg/kg或mg/L；

c1—试样消化液中镉含量，μg/L；

c0—空白液中镉含量，μg/L；

V—试样消化液定容总体积，mL；

m—试样质量或体积，g或mL；

1000—换算系数。

1.6 不确定来源分析

根据数学模型分析及方法简述，可知食品中镉的测定不确定度来源于以下6个分量：

（1）镉标准溶液引入的相对标准不确定度ur（C）；

（2）试样消化液定容体积引入的相对标准不确定度ur（V）；

（3）试样移取体积引入的相对标准不确定度ur（m）；

（4）原子吸收光谱仪引入的相对标准不确定度ur（A）；

（5）试样重复性检测引入的相对标准不确定度ur（S）；

（6）试剂空白试验重复性检测引入的相对标准不确定度ur（K）。

则有：

2 不确定度评定

2.1 标准溶液引入的相对标准不确定度ur（C）

2.1.1 标准溶液配制

镉标准储备液（1000 μg/mL）：直接购买经国家认证并授予标准物质证书的镉标准溶液(1000 μg/mL)作为镉标准储备液。其标准溶液编号为GSB 04-1721-2004，唯一标识为183012-3，质量浓度为1000 μg/mL，有效期至2020年3月6日。

镉标准中间液（10 mg/L）：准确吸取镉标准储备液（1000 μg/mL）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混匀。

镉标准中间液（100 μg/L）：准确吸取镉标准储备液（10 mg/L）1.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混匀。

镉标准使用液（3 μg/L）：准确吸取镉标准储备液（100 μg/L）3.00 mL 于100 mL 容量瓶中，硝酸溶液（1%）定容至刻度，混匀。

2.1.2 标准溶液配制引入的不确定度ur（C）

镉标准溶液引入的相对标准不确定度ur（C）主要来源标准溶液本身及配制过程引入的相对标准不确定度，结合标准溶液配制方法可知，标准溶液引入的相对标准不确定度来自于4个分量：

（1）镉标准储备液（1000 μg/mL）引入的相对标准不确定度ur（C0）；

（2）镉标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（C1）；

（3）镉标准中间液（100 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C2）；

（4）镉标准使用液（3 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C3）。

2.1.3 镉标准储备液（1000 μg/mL）引入的相对标准不确定度ur（C0）

国家样品标准编号为GSB 04-1721-2004，唯一标识为183012-3 的镉（Cd）标准物质，有效期至2020 年3 月6 日，其证书上给出相对扩展不确定度为0.7%，K=2，则有：

2.1.4 镉标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（C1）

来自于3 个分量：镉标准储备液（1000 μg/mL）引入的相对标准不确定度ur（C0）、1 mL 移液管引入的相对标准不确定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）。

（1）镉标准储备液（1000 μg/mL）引入的相对标准不确定度ur（C0）=0.0035（见2.1.3）；

（2）1 mL移液管引入的相对标准不确定度ur（V1）来自两个分量：

A.移液管的容量引入的标准不确定度u（V11）

1 mL A 级单标移液管的容量允许偏差为±0.007 mL，按均匀分布有：

B.移液管温度变化引入的标准不确定度u（V12）

设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：

1 mL A 级单标移液管引入的相对标准不确定度为：

(3)100 mL容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）来自两个分量：

A.容量瓶的容量引入的不确定度u（V21）

100 mL 容量瓶的容量允许偏差为±0.10 mL，按均匀分布有：

B.容量瓶温度变化引入的不确定度u（V22）

设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：

所以镉标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（C1）为：

2.1.5 镉标准中间液（100 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C2）

来自于3 个分量：镉标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（C1）、1 mL 移液管引入的相对标准不确定度ur（V1）和100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）。

（1）镉标准中间液（10 mg/L）引入的相对标准不确定度ur（C1）=5.38×10-3（见2.1.4）；

（2）1 mL移液管引入的相对标准不确定度ur（V1）=0.0040（见2.1.4（2））；

（3）100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）=8.4×10-4（见2.1.4(3)）；

则镉标准中间液（100 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C2）为：

2.1.6 镉标准使用液（3 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C3）

来自于3 个分量：镉标准中间液（100 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C2）、100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）和5 mL 移液管引入的相对标准不确定度ur（V3）。

（1）镉标准中间液（100 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C2）=6.76×10-3（见2.1.5）；

（2）100 mL 容量瓶引入的相对标准不确定度ur（V2）=8.4×10-4（见2.1.4(3)）；

（3）5 mL移液管引入的相对标准不确定度ur（V3）来自两个分量：

A.移液管的容量引入的标准不确定度u（V31）

5 mL A 级单标移液管的容量允许偏差为±0.015 mL，按均匀分布有：

B.移液管温度变化引入的标准不确定度u（V32）

设置温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：

5 mL A 级单标移液管引入的相对标准不确定度为：

则镉标准使用液（3 μg/L）引入的相对标准不确定度ur（C3）：

2.1.7 综上可知标准溶液配制引入的相对标准不确定度ur（C）

2.2 试样消化液定容体积引入的相对标准不确定度ur（V）

由实验方法可知，试样消化液定容体积引入的相对标准不确定度ur（V）即为25 mL A 级容量瓶的容量引入的相对标准不确定度ur（V），其来自于两个分量：25 mL A 级容量瓶的容量引入的不确定度u（V41）和25 mL A 级容量瓶温度变化引入的不确定度u（V42）。

2.2.1 25 mL A级容量瓶的容量引入的标准不确定度u（V41）

25 mL A级容量瓶的容量允许偏差为±0.03 mL，按均匀分布有：

2.2.2 25 mL A级容量瓶温度变化引入的标准不确定度u（V42）

设置温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：

试样消化液定容体积引入的相对标准不确定度ur（V）即25 mL A 级容量瓶的容量引入的相对标准不确定度ur（V）为：

2.3 试样移取体积引入的相对标准不确定度ur（m）

由实验方法可知，试样移取体积引入的相对标准不确定度ur（m）即为5 mL A级单标移液管引入的相对标准不确定度ur（m）其来自于两个分量：5 mL A 级单标移液管容量引入的不确定度u（m1）和5 mL A级单标移液管温度变化引入的不确定度u（m2）。

2.3.1 移液管的容量引入的标准不确定度u（m1）

5 mL A 级单标移液管的容量允许偏差为±0.015 mL，按均匀分布有：

2.3.2 移液管温度变化引入的标准不确定度u（m2）

设温度变化为±5 ℃，20 ℃时水的膨胀系数α=2.1×10-4℃，按均匀分布，则有：

试样移取体积引入的相对标准不确定度ur（m）即为5 mL A 级单标移液管引入的相对标准不确定度ur（m）为：

2.4 原子吸收光谱仪引入的相对标准不确定度ur（A）

仪器经检定知原子吸收光谱仪引入的不确定度为：

2.5 试样重复性检测引入的相对标准不确定度ur（S）

按照GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》重复进行试验6 次（n=6），分析同一水样中镉的含量，水样测定结果见表1。

则试样重复性检测引入的相对标准不确定度ur（S）为：

2.6 试剂空白试验重复性检测引入的相对标准不确定度ur（K）

表1 水样测定结果

按照GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》重复进行试剂空白试验6 次（n=6），分析空白中镉的含量，测定结果见表2 试剂空白测定结果。

表2 试剂空白测定结果

则试剂空白试验重复性检测引入的相对标准不确定度ur（K）为：

2.7 合成标准不确定度

2.8 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度U=k×ur（X）=0.10×2=0.20 μg/L。

2.9 测量结果不确定度报告

3 结论

本次不确定度评定依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》和GB/T 27411—2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》两个不确定度相关标准中的有关规定，对GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》中微波消解法检测水样中镉含量的方法进行不确定评定，其检测过程中的不确定度来源主要有镉标准溶液引入不确定度、试样消化液定容体积引入的不确定度、试样移取体积引入的不确定度、原子吸收光谱仪引入的不确定度、试样重复性检测引入的不确定度、试剂空白试验重复性检测引入的不确定度6 个分量，对上述6 个分量进行不确定度评定，最终得出扩展不确定度为包含因子k=2 时扩展不确定度U=0.20 μg/L，水样中镉的含量为2.41±0.20（μg/L）［k=2］。