高氯酸湿消化原子荧光光度法测定饲料中总砷的不确定度评定

２０１１年２月第２６卷第２期

中国粮油学报

Ｖ０１．２６．Ｎｏ．２

ＯｉｌｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ

Ｊｏ哪ａｌｏｆｔｌｌｅ

Ｃｈｉｎｅｓｅ

Ｃｅｒｅａｌｓ龃ｄＦｅｂ．２０１ｌ

高氯酸湿消化一原子荧光光度法测定

饲料中总砷的不确定度评定

李应东１

刘耀敏１

张凤枰１’２’３

（通威股份有限公司１，成都６１００４１）

（中国科学院西北高原生物研究所２，西宁８１０００１）

（中国科学院研究生院３，北京１０００４９）

摘要对高氯酸湿消化法处理饲料样品后用原子荧光光度法测定总砷含量的测量不确定度进行了评

定。通过建立测量过程中各分量的数学模型，分析、识别了不确定度来源，其测量不确定度来源于样品测试液

总体积、样品称量、样品重复测定、回收率、标准物质、标准曲线等因素，估算出各不确定度分量对测量不确定度的影响，在对各不确定度分量进行量化的基础上，合成得到了测量结果的相对标准不确定度。结果表明，样

品重复测定和回收率，是影响该方法不确定度的主要因素，从而为采用该方法测定饲料中总砷含量的质量控

制提供了理论依据。

关键词测量不确定度评定高氯酸湿消化原子荧光光度法总砷饲料

中图分类号：Ｓ８１６．２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００３—０１７４（２０１１）０２—０１１５一０５

高氯酸湿消化法作为样品处理技术已在元素分析中得到了广泛应用，但该方法不是饲料中总砷测

定的标准方法，根据ＩＳｏ／ＩＥＣ１７０２５：２００５《检测和校

１

试验部分

Ａ飓一９１３０型原子荧光光度计，ＡＦｓ一９ｘ（Ｖｅｒ－

１．１仪器、试剂和材料

准实验室能力的通用要求》和中国合格评定国家认可委员会（ＣＮＡＳ）规定要求，检测实验室对所采用的非标准方法、实验室自己设计和研制的方法、超出预

定使用范围的标准方法以及经过扩展和修改的标准

８ｉｏｎ６．２０）数据处理软件：北京吉天仪器有限公司；砷空心阴极灯：北京有色金属研究总院；ＥＨＤ３６型电热

消解仪：北京莱伯泰科仪器有限公司；ｃＰ２２４ｓ电子分析天平：德国Ｓａｎ嘶ｕｓ公司。

饲料：市售；砷单元素溶液标准物质（１

０００

方法，应进行确认，其中应包括对测量不确定度的评估…。国内有关总砷测量不确定度评定公开发表的论文较多旧“】，而以高氯酸湿消化法处理饲料样品后以氢化物发生一原子荧光光度法测定总砷含量测量不确定度评定，国内未见相关报道。通过高氯酸湿消化法对饲料样品进行前处理、添加适量的盐酸和硫脲后采用原子荧光光度法测定总砷含量【７Ｊ，按照《ｃＮＡＳ—ＧＩＪＤ６：２００６化学分析中不确定度的评估指南》，对测量过程中各分量不确定度来源进行分

析，建立测量过程中各分量的数学模型，估算各不

ｍｇ／Ｌ，

编号ＧＢＷ０８６１１）：中国计量科学研究院；盐酸、硝酸、

高氯酸（均为优级纯）：四川西陇化工有限公司；硼氢

化钾、氢氧化钾、硫脲（均为分析纯）：国药集团化学试

剂有限公司；水为Ｍｉｕｉ—ＱＧｍｄｉｅｎｔ去离子水（电阻

１８ＭＱ以上）；高纯氩气（纯度大于９９．９９９％）。

１．２仪器条件

根据文献［８］，对仪器条件进行了优化，采用的最佳仪器条件见表ｌ。

表ｌ

氢化物发生一原子荧光光度法测定仪器工作条件

确定度分量对测量不确定度的影响，旨在为采用该

方法测定饲料中总砷含量的质量控制提供理论依据。

器参款霉葛婺鬻謇屏簌≯∞，∞，

２６０

５０

２００

１０柏０

８００７．Ｏ１．５

收稿日期：２０ｌＯ—０３一Ｏｌ

作者简介：李应东，男，１９７２年出生，工程师，食品质量安全检测

通讯作者：张凤枰，男，１９ｒ７２年出生，工程师，博士，天然药物化学

１．３测量方法

根据文献［５，７］，将饲料样品粉碎并过ｌｍｍ筛，

１１６

中国粮油学报

２０１１年第２期

称取约０．５—２．０ｇ（精确到Ｏ．０００

ｌ

ｇ）于１００ｍＬ的

玻璃消解管中，加１０ｍＬ硝酸，通风橱中室温放置２

ｈ，加入高氯酸２．５ｍＬ，加玻璃盖，在电热消解仪升

温至１２０℃，消解ｌｈ，取下玻璃盖、升温至１８５℃赶

酸，直至冒白烟、消解管内剩余液体的体积约ｌ一２ｍＬ时取出。若消解管中液体呈棕黑色，再加适量硝酸，直至冒白烟、消化液呈无色透明或略带黄色，取出冷却至室温。加入５

ｍＬ６

ｍｏＬ／Ｌ盐酸，将消化液

转移至５０ｍＬ容量瓶中，再加入５０ｇ／Ｌ硫脲２．５

ｍＬ，用去离子水定容，摇匀，放置１５ＩＩｌｉｎ以上，过滤，滤液作为测试液。

设定仪器最佳工作条件，点燃原子化器，稳定３０ＩＩｌｉｎ后开始测定标准系列及样品荧光强度，外标法定

量。

２．１数学模型

ｙｃ舭加笔舞等

式中：ｌ，为饲料样品中砷的含量／ｍｇ／ｋｇ；ｙ为样品处理后定容总体积／ｍＬ；ｍ为样品质量／ｇ；ｃ为待测溶液中砷测定值扣除空白后砷的含量／斗ｇ／ｍＬ；ｌ０００

为换算系数。

按照数学模型和测量方法，分析其不确定度来源有：样品测试液总体积产生的不确定度、样品称量产生的不确定度、样品重复测定产生的不确定度、回收率（方法偏差）产生的不确定度、标准物质产生的不确定度（包括砷标准储备溶液产生的不确定度和稀释过程产生的不确定度）以及最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度产生的不确定度。

由以下３个分量合成：容量瓶校准产生的不确（屹），传播定律为：

配（以岬ｌ。）＝￣／ｕ（Ⅵ）２＋Ⅱ（收）２＋ｕ（坞）２

样品经处理后定容至５０ｍＬ（以５０ｍＬＡ级容量ｍＬ的Ａ级容量瓶最大允许误

ｍＬ【９

Ｊ，一般认为是三角分布…。ｕ（Ｋ）：半：０．０２０

４ｍＬ。

√６

２．３．１．２

溶液温度与校准温度产生的不确定度ｕ

（屹）（Ｂ类不确定度评定）

Ａ级容量瓶校准标准温度是２０℃，实验室的温度变化范围是（２０±５）℃，该影响引起的不确定度可以通过估算该温度范围和体积膨胀系数来计算。液体的膨胀系数明显的大于容量瓶的体积膨胀，故仅考虑液体的体积膨胀。水的膨胀系数为２．１×１０。℃～，温度变化取矩形分布‘１１，ｋ＝√歹，则温度

引起的不确定度为：

配（坎）：婴鱼墨：哑：ｏ．０３０

。

３ｍＬ

√３

２．３．１．３定容测试液至刻度变动性产生的不确定度ｕ（屹）（Ａ类不确定度评定）

５０ｍＬ容量瓶充满样品测试液定容，共进行ｌＯ次重复测定，见表２。

表２

５０

ｍＬ容量瓶ｌＯ次定容的体积

：墅些些！！；！！坚：！！；！！！：皇竺；些竺：竺；！！！！兰！；！！！！：

达墼

鱼

！

！

竺

！旦

体积／ｍＬ

４９．８０５

ｌ

４９．８７３５

４９．９０６

５

４９．８７２

７

４９．９２７

ｌ

毗）＝斋＝訾－０．０１４

４ｍＬ

因为ｕ（Ｋ）、Ｍ（Ｋ）、Ｍ（屹）各自独立，所以

ｕ（‰ｐｌ。）＝￣／ｕ（ｙ。）２＋ｕ（屹）２＋ｕ（乃）２

＝“而丽孑了矿面丽—百丽

＝０．０３９３ｍＬ

％（ｋｋ）＝鼍箬：ｏ舢８

确定度评定）

据天平鉴定证书提供的数据：天平的不确定度

为Ｏ．５ｍｇ，由于减量法涉及２次独立的称量（约

１２８ｏ

ｍｇ），按均匀分布…，ｋ＝梅，由天平校准产生

的不确定度为：

ｕ（ｍ—Ｉｅ）＝√２×０．５伽＝０．４０８２

ｕ。。（‰舯ｌｅ）：！半警：ｏ．０００

ｕ商Ｌ

ｍ岬Ｉｅ，２面２ｕ?ｕＵＵ

ｍｇ

３ｊ

试验对饲料样品（称取约ｌ

２８０

ｍｇ，定容成

ｍＬ）进行１０次重复测定，结果见表３。

２标准不确定度的评估

２．２不确定度来源分析

２．３不确定度各分量的计算

２．３．２样品称量产生的不确定度“（ｍ。口ｋ）（Ｂ类不２．３．１样品测试液总体积ｙ产生的标准不确定度

“（ｋｐｌｅ）

定度“（Ｋ），测试液温度与校准温度产生的不确定度Ｈ（屹），定容测试液至刻度变动性产生的不确定度Ｍ２．３．１．１容量瓶校准产生的不确定度ｕ（Ｈ）（Ｂ类不确定度评定）

瓶定容），经校正后５０差±０．０５

２．３．３样品砷含量重复测定的不确定度ｎ（Ｃ。）（Ａ类不确定度评定）

５０

第２６卷第２期李应东等高氯酸湿消化一原子荧光光度法测定饲料中总砷的不确定度评定

１１７

表３样品测试液中砷浓度ｃ测定值

质量浓度平均值为７．８４２ｌ×１０一斗ｇ／ｍＬ；单次测量标准不确定度为Ｈ（Ｃ。）＝ｓ／√ｎ

＝√赤∑（矿ｉ）２（ｎ＝１０）。

厂—１————————一

ｎ（Ｃ唧）＝８．６１４０×ｌＯ－。ＩＬｇ／ｍＬ

ｕ舢唧）＝鬻擐筹－ｏ．叭¨

２．３．４回收率（方法偏差）产生的不确定度Ⅱ（Ｒｅｃ）（Ａ类不确定度评定）

分析方法的偏差通常是通过研究相关标准物质或通过加料研究而确定的，可以表示为分析回收率（观察值除以期望值）。用本方法进行加标回收试验共１２次，回收率范围为８６．５％一１０２．４％，平均回收率为９３．６％，标准偏差ｓ＝０．０６１０，见表４。因湿消化处理后的样品溶液所剩余高氯酸、硝酸、盐酸浓度存在一定差异，硝酸过多会影响ＡｓＨ，形成，因而需要赶酸，消化时伴有气体释出，总有少量溶液损失，这可能是导致回收率存在一定误差的因素。所以在样品前处理时应特别注意样品处理时各项操作尽可能保持一致。

表４饲料中砷加标回收率试验结果

本底值／

添加量／测定值／回收率／

平均回收率

ＩｔｓＤ叫ｒ／ｋｇ

ｍ∥ｋｇ

ｍ∥ｋｇ

％

／％

／％

Ｏ．２２３Ｏ．５３００．２２８０．５３６Ｏ．２３０Ｏ．５４２Ｏ．２２６Ｏ．５３２Ｏ．３４６

０．６２３

石■■■５

０．３０６

Ｏ．３３３０．６２０

２９３６

６

０．３３８Ｏ．５９８５

０．３３１Ｏ．６２ｌ

２Ｏ．４４６Ｏ．６９７

７

Ｏ．４４５Ｏ．６９２８Ｏ．４４ｌＯ．７０ｌ

６

Ｏ．４４８

Ｏ．６９８

瑚抛瑚虬％眠虹趴眠跛

鼽６

标准不确定度采用平均值的标准偏差：

Ｈ（丽）＝ｓ胍＝ｏ．０６１

ｏ／＝ｏ．０１７６

显著性检测是用来确定平均回收率是否与１．０有显著性差异。用ｔ一检验（盯未知）确定加标平均回收率与１．０有无显著性差异，设显著水平为ａ＝

０．０５，ｔｌ－ｏ．晒（ｎ一１）＝１．７９６（ｎ＝１２）

ｔ＝‰群＝等等＝３．６３６＞ｔ１．蝴（ｎ－１）。ｕ（Ｒｅｃ）

０．０１７

６……１枷’仍”‘叫

因此Ｒｅｃ与１．０有显著差异，必须考虑由方法引起的不确定度，回收率相对不确定度：

ｕ。ｌ（Ｒｅｃ）＝０．０１７６／０．９３６＝０．０１８

８

２．３．５标准物质产生的不确定度Ⅱ（ｓｔａ）

标准物质产生的不确定度包括砷标准储备溶液本身产生的不确定度ｕ（ｃｍ）、稀释过程产生的不确定度Ｍ（ｄ．），传播定律为：

Ｍ（ｓｔａ）＝￣／ｕ（ｃ｜０）２＋ｕ（以）２

２．３．５．１

砷标准储备液产生的不确定度分项“

（Ｃ扣）（Ｂ类不确定度评定）

ｌ

０００斗ｇ／ｍＬ砷标准溶液由中国计量科学研究

院提供，为有证标准物质ＣＲＭ，编号为ＧＢｗ０８６

１１，

标准物质证书上给出的扩展不确定度为１斗ｇ／ｍＬ。标准物质浓度定值的不确定度分布服从正态分布，假设置信水平ｐ＝９５％，包含因子ｋ＝２，根据ｃＮＡｓ—ＧＩＪＤ６：２００６附录Ｅ，砷标准溶液相对标准不确定度

为：

“（ｃ砷）＝÷＝÷＝ｏ．５¨∥ｍＬ

“叫（ｃ由）２蒜２５×ｌｏ一

２．３．５．２稀释过程产生的不确定度“（ｄ．）（Ｂ类不确定度评定）

标准储备液稀释过程产生的不确定度主要包括：玻璃量具体积校准产生的不确定度、溶液温度与校正温度不同产生的不确定度。标准溶液由１

０００

斗ｇ／ｍＬ稀释成０．０５斗ｇ／ｍＬ过程中，分别以１０ｍＬ单

标线吸量管（Ａ级）和１００ｍＬ单标线容量瓶（Ａ级）各一支稀释成１００、ｌＯ、ｌ斗ｇ／ｍＬ，最后再以１支５ｍＬ

单标线吸量管（Ａ级）和１支ｌｏｏｍＬ单标线容量瓶

（Ａ级）稀释成Ｏ．０５“ｇ／ｍＬ。

砷标准储备液稀释过程使用的玻璃量具体积校准产生的不确定度一般认为是三角分布；溶液温度与校正温度不同产生的不确定度，取矩形分布，ｋ＝确定度，见表５。

怕，参照２．３．１．２，标准储备液稀释过程中产生的不

１１８

中国粮油学报２０１１年第２期

标准储备液稀释过程产生的相对不确定度为：

Ⅱ一（吐）＝

￣／ｕｄｌ‘＋“吨‘＋“曲‘＋Ⅱ“‘＋Ⅱ邮‘＋Ⅱ舶‘＋“胡‘＋“ｌ鹕‘

Ｏ．００２

＝

标准溶液的平均浓度；ｎ为标准溶液的测量次数；ｐ为样品的测量次数；ｓ。为标准溶液浓度残差的平方和。

代人数据，其中

６

所以标准物质产生的相对不确定度

ｕ耐（ｓｔａ）＝￣／“蔺（ｃ｜ｏ）２＋ｕ嗣（ｄ．）２

：√（５×ｌｏ一４）２＋ｏ．００２

６２＝ｏ．００２６

Ｓ＝上—ｉ丁一一３?７儿８

式中：ｂ＝３１４“ｇ／ｍＬ；ｎ＝１８；ｐ

２

∑【儿一（口＋６ｑ）】２

４７；ａ＝一８．１１５６；云＝０．０２０８１０。

８×１０。３

，

２．３．６最小二乘法拟合标准曲线求样品浓度产生的不确定度“（ｃ０）（Ａ类不确定度评定）

由标准系列ｏ．００、Ｏ．００５、ｏ．０１０、Ｏ．０２０、ｏ．０４０、Ｏ．０５０｜Ｌｇ／ｍＬ绘制标准曲线，每个浓度用ＡＦＳ一９１３０型原子荧光光度计分别测定荧光值３次（仪器软件自动扣除标准空白荧光值，标准空白始终为零），其测量数据见表６。

表６砷标准溶液的浓度ｃ和相应的荧光值ｙ

ｓ。＝∑（ｃｉ一三）２＝１．６７９

１５ｌ

ｕ（ｃ０）＝５．９６６４×１０～斗ｇ／ｍＬ

ｕ蔺（ｃｏ）＝焉烹筹－０．００７

２．４计算相对合成不确定度

Ⅱ。一（ｙ）＝

６

√订（匕唧ｋ）＋“？（ｍ，唧ｋ＋“？（％）＋ｕ？（咖）＋ｕ０（ｃｏ）＋“０（面）

＝２．３％

：知面丽百丽订可丽而百丽函瓦丽而瓦丽

不确定度各分量按正态分布处理，取ｋ＝２，置信

Ｕ二＝ｋד。试（ｙ）＝２×２．３％＝４．６％

２．５计算相对扩展不确定度水平ｐ＝９５％，则

根据测量数据，用最小二乘法进行拟合求出一元回归方程和相关系数：

，，＝ａ＋ｂ×ｃ（ａ为截距＇ｂ为斜率），其中ａ＝

一８．１１５６，ｂ＝３１４

２．６测量不确定度报告

饲料中砷的含量检测结果为：

９。

４７，相关系数ｒ＝０．９９９

ｙ（ｍｇ／培）＝等＝

１．２８０Ｏ×１０００

对样品重复测定１０次，其平均荧光值为２３８．４９，代入直线方程得到样品质量浓度ｃ＝７．８４２

ｌ×

………一。卫型篇譬篇凛攀塑：ｏ．３ｌ叫ｋｇ相对扩展不确定度‰＝４．６％，也可表示为：

ｙ＝０．３ｌ±（０．３１×４．６％）＝（Ｏ．３１±０．０１）瑚∥ｋｇ。

３

ｌＯ～斗ｇ／ｍＬ，则最小二乘法拟合校准曲线得出ｃ０时

所产生的不确定度：

ｕ（ｃ０）＝詈×冉＋告＋譬（ｐ－１０，

ｎ＝１８）

结论

高氯酸湿消化原子荧光光度法测定饲料中砷的

式中：Ｓ为标准溶液吸光度的残差的标准偏差；６为不确定度来源为样品测试液总体积、样品称量、样品

第２６卷第２期李应东等高氯酸湿消化一原子荧光光度法测定饲料中总砷的不确定度评定

１１９

重复测定、回收率、标准物质、标准曲线等，由各不确定度分量的计算可知，其主要来源是重复测定和回收率（方法偏差）产生的不确定度，而其中回收率不确定度对测量不确定度贡献最大，提示分析人员在采用非标准方法测定饲料中砷含量时，应该特别注意回收率的控制。

参考文献

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出版社［Ｍ］，２００５

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ＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆ

Ｄｅｔｅｍｉｎａｔｉｏｎ，ｏｆ

ＴｏｔａｌＡｒｓｅｎｉｃ

ｉｎＦｅｅｄｓｂｙＡｔｏｍｉｃＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙａ＝ｆｔｅｒ

ＰｅｒｃｈｌｏｒｉｃＡｃｉｄＷｅｔＤｉｇｅｓｔｉｏｎ

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（ＮｏｒｔｌｌｗｅｓｔＰｌａｔｅａｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｌｏ舒，ｃｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ２，ｘ：ｎｉｎｇ

ｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆ

１０００１）

（ＧｍｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ａｂｓｔｍｃｔ’ｒｂ

ｓｃｉｅｎｃｅｓ３，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９）

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ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｔ锄ｄａｒｄｃｕｎｒｅｓ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｅｖｅｒｙｕｎｃｅｎａｉｎ—

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