占永革，龔 劍，黃湘燕

(1.廣州大學(xué)環(huán)境檢測(cè)中心，廣東 廣州 510006；2.中山市供水有限公司水質(zhì)檢測(cè)中心，廣東 中山 528403)

石墨爐原子吸收法檢驗(yàn)豬肝中鉛回收率不確定度的評(píng)估

占永革1，龔 劍1，黃湘燕2

(1.廣州大學(xué)環(huán)境檢測(cè)中心，廣東 廣州 510006；2.中山市供水有限公司水質(zhì)檢測(cè)中心，廣東 中山 528403)

以加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)實(shí)際過(guò)程及其計(jì)算模型為依據(jù)，評(píng)估石墨爐原子吸收法檢驗(yàn)豬肝標(biāo)準(zhǔn)樣品中鉛含量平均回收率的總不確定度。結(jié)果顯示，平均回收率的重復(fù)性不確定度只占其總不確定度的16%；標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的不確定度只占加標(biāo)稀釋過(guò)程總不確定度的38%，是平均回收率總不確定度的0.5%；而加標(biāo)量觀測(cè)值的不確定度是平均回收率總不確定度的主要分量，占81%，主要來(lái)源于曲線擬合濃度的不確定度。以實(shí)際過(guò)程及其計(jì)算模型為依據(jù)的回收率不確定度的評(píng)估結(jié)果具有更高的嚴(yán)密性和針對(duì)性。

化學(xué)檢測(cè)；食品檢驗(yàn)；方法偏差；回收率；不確定度

食品檢驗(yàn)系符合性檢驗(yàn)，當(dāng)測(cè)試結(jié)果處于規(guī)定指標(biāo)臨界值附近時(shí)，測(cè)量不確定度對(duì)判斷結(jié)果符合性會(huì)產(chǎn)生影響[1]，因而合理評(píng)估測(cè)量不確定度對(duì)食品安全檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)具有重要意義。

食品檢驗(yàn)常有較復(fù)雜的樣品處理過(guò)程而給檢驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)偏差。規(guī)范[1]雖給出了不同含量的回收率所允許的參考范圍，但并未要求對(duì)范圍內(nèi)的非100%回收進(jìn)行校正，方法偏差便轉(zhuǎn)化為測(cè)量不確定度，常成為測(cè)量不確定度的主要分量而日益受到重視。

方法偏差及其不確定度的度量常采用標(biāo)準(zhǔn)樣品回收法或樣品加標(biāo)回收法。文獻(xiàn)[2-12]中常見(jiàn)將平均回收率的重復(fù)性不確定度作為其總不確定度，或者將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)給的不確定度與平均回收率重復(fù)性的不確定度進(jìn)行合成后的結(jié)果作為平均回收率總不確定度的處理方法，較少與回收實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其計(jì)算模型相聯(lián)系。本實(shí)驗(yàn)嘗試以加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)的實(shí)際過(guò)程及其計(jì)算模型為依據(jù)的角度，評(píng)估石墨爐原子吸收法檢驗(yàn)豬肝標(biāo)樣中鉛含量的方法偏差的不確定度，獲得更嚴(yán)密和更有針對(duì)性的評(píng)估結(jié)果，提高符合性判斷的可靠性，對(duì)同行測(cè)定具有一定的參考作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)樣品為豬肝成分分析標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW08551，Pb含量X＝(0.54±0.04)mg/kg，k＝2)；Pb校準(zhǔn)液和加標(biāo)液均由Pb標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW(E)080129，Pb質(zhì)量濃度100.0μg/mL，U＝0.8%，k＝2)配制；消解用硝酸、高氯酸等試劑均為分析純；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

ICE3500原子吸收光譜儀 美國(guó)Thermo公司；BT124S 120g/0.1mg電子天平 德國(guó)Sartorius公司；PH-30D陶瓷涂層精密溫控電熱板 韓國(guó)Daihan Scientific公司。

1.3 校準(zhǔn)曲線及其溶液配制

吸取V移1＝1.00mL Pb質(zhì)量濃度為100.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液cs0，用0.5mol/L硝酸定容于V容1＝100mL容量瓶中，得含Pb質(zhì)量濃度值cs1＝1000ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)使用液。

分別吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00mL于6個(gè)100mL容量瓶中，用0.5mol/L硝酸定容，得Pb含量0、10、20、40、60、80ng/mL的校準(zhǔn)溶液系列。

所用吸量管為A級(jí)硼硅玻璃，容量瓶為A級(jí)鈉鈣玻璃。配制校準(zhǔn)溶液時(shí)的平均水溫15℃，上機(jī)時(shí)的18℃。Pb校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 鉛校準(zhǔn)曲線Table 1 calibration curve of lead

1.4 樣品處理

實(shí)驗(yàn)豬肝樣品在80℃條件下烘4h后密閉自然冷卻至室溫，分別稱(chēng)量14份1g樣品于50mL高腳燒杯中，7份作為加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)的非加標(biāo)樣品，另7份加入0.5mL標(biāo)準(zhǔn)使用液作為回收實(shí)驗(yàn)的加標(biāo)樣品。另作試劑空白3份。

采用濕式消解法，消解試樣用0.5mol/L硝酸溶液定容至25mL容量瓶中。定容時(shí)的溶液溫度15℃，上機(jī)檢測(cè)時(shí)的溶液溫度18℃。

1.5 偏差實(shí)驗(yàn)

測(cè)定方法按照GB 5009.12—2010《食品中鉛的測(cè)定：石墨爐原子吸收法》。方法偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

2 方法偏差不確定度來(lái)源分析及其計(jì)算模型

2.1 計(jì)算模型及不確定度來(lái)源

方法偏差SF的不確定度u(SF)評(píng)估模型：

式中：為平均回收率；f行為為加標(biāo)物質(zhì)與實(shí)際物質(zhì)行為差異的校正因子；f回收為平均回收率與回收期望值100%的偏差的校正因子。式中右邊的3個(gè)因子是方法偏差SF不確定度u(SF)的主要來(lái)源。

2.2 方法偏差不確定度的合成算式

3 不確定分量的估計(jì)

3.1 平均回收率()的相對(duì)不確定度的平方u2rel()：

3.1.1 計(jì)算模型及不確定度來(lái)源

式中：X標(biāo)為被測(cè)物含量觀測(cè)值或加標(biāo)量觀測(cè)值；

Xs為含量標(biāo)稱(chēng)值或加標(biāo)量標(biāo)稱(chēng)值；f溶液為校準(zhǔn)溶液濃度因子；f重復(fù)為回收率重復(fù)性因子。平均回收率()不確定度主要來(lái)源于式中右邊的4個(gè)分量。

3.1.2u2rel()的合成算式

表2 方法偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 standard deviation of methods

3.1.2.1 被測(cè)物加標(biāo)量觀測(cè)值標(biāo)的相對(duì)不確定度的平方u2rel()

(1) 相對(duì)不確定度平方u2rel(X－標(biāo))的計(jì)算模型及主要不確定度來(lái)源

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，體積不確定度u(V)、稱(chēng)量不確定度u(m)與相關(guān)系數(shù)r＜0.9999的曲線擬合濃度的不確定度u(c)相比，一般可以忽略，即式(6)和式(7)中的體積項(xiàng)V和質(zhì)量項(xiàng)m可忽略并代入式(5)，便得到被測(cè)物加標(biāo)量平均觀測(cè)值X－標(biāo)的相對(duì)不確定度平方u2rel(標(biāo))的簡(jiǎn)化展開(kāi)式：

式中：為加標(biāo)平行樣曲線擬合濃度的平均值；為非加標(biāo)平行樣曲線擬合濃度的平均值；為試劑空白平行樣曲線擬合濃度的平均值。構(gòu)成被測(cè)物加標(biāo)量平均觀測(cè)值標(biāo)不確定度的主要分量是式中右邊的3個(gè)分量。

(2) 各分量的計(jì)算

式(9)和式(10)中：c為試樣的曲線擬合濃度；SR為校準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差；b為校準(zhǔn)曲線回歸方程的斜率；p為試樣測(cè)量次數(shù)，本例p=7；n為繪制校準(zhǔn)曲線的點(diǎn)數(shù)，本例n=6；為繪制校準(zhǔn)曲線各濃度點(diǎn)數(shù)值的平均值，本例=35；xi為繪制校準(zhǔn)曲線各點(diǎn)的濃度值；yi為繪制校準(zhǔn)曲線各點(diǎn)的信號(hào)值；a為校準(zhǔn)曲線回歸方程的截距。

將表1、2的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)代入式(9)、(10)計(jì)算結(jié)果為：

則式(8)分子上第1項(xiàng)和第2項(xiàng)的因式值分別為：

式中：V移2為移取標(biāo)準(zhǔn)使用液的體積，0.5mL；V移1為移取標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的體積，1.00mL；V容1為標(biāo)準(zhǔn)使用液的定容體積，100mL；cs1為標(biāo)準(zhǔn)使用液的質(zhì)量濃度，1000ng/mL；cs0為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的質(zhì)量濃度，100.0μg/mL，U=0.8%，k=2；加標(biāo)為樣稱(chēng)量質(zhì)量的平均值，1.000mg。

(1) 移液和定容體積V移2、V移1、V容1的不確定度u(V移2)、u(V移1)和u(V容1)

構(gòu)成體積V不確定度u(V)的主要分量有3個(gè)：量器示值誤差引入的不確定度u(ΔV示值)；配制溶液時(shí)溶液溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度引入的工標(biāo)體積差不確定度u(ΔV工標(biāo))；使用溶液時(shí)的液溫偏離配制溶液時(shí)的液溫引入的溫變體積差不確定度u(ΔV溫變)。其中，移液體積可有工標(biāo)體積差而無(wú)溫變體積差，定容體積既可有工標(biāo)體積差也可有溫變體積差。

① 量器示值誤差的不確定度u(ΔV示值)：查知0.5mL分度吸量管允差±0.005mL，1mL單標(biāo)線吸量管±0.007mL，100mL容量瓶±0.10mL，取三角分布k=，則：

② 配制溶液時(shí)工標(biāo)體積差的不確定度u(ΔV工標(biāo))：由于水密度隨溫度的變化呈非線性，用體脹法ΔV=VβΔt(適用對(duì)象是密度隨溫度的變化呈線性的溶液)計(jì)算溫度變動(dòng)導(dǎo)致水溶液的體積變化是不適合的?？筛鶕?jù)密度定義式推導(dǎo)出體積變化算式，再用密度修正值代替密度值便可進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算：

式中：ΔV為溫度從t1變化到t2時(shí)的溶液體積變化；V1為溶液在t1時(shí)的體積；K(t2)-1和K(t1)-1分別為t2和t1時(shí)水的密度修正值，其倒數(shù)值可在JJG 196—2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》和JJG 646—2006《移液器檢定規(guī)程》中查得：鈉鈣玻璃的K(20)＝1.00285；K(18)＝1.00251；K(15)＝1.00208；硼硅玻璃的K(20)＝1.00285；K(18)＝ 1.00247；K(15)＝ 1.00200。

將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)代入式(13)：

式中：ci為配制的校準(zhǔn)溶液第i點(diǎn)的濃度；Vi為配制第i點(diǎn)濃度吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液的體積；V容2為配制第i點(diǎn)濃度的定容體積；V移1為吸取標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的體積；V容1為配制標(biāo)準(zhǔn)使用液的定容體積。

(1) 式(14)中各分量的計(jì)算

本例中，因量器示值誤差取其允差、溶液配制和使用時(shí)的溫度相同，所以式(14)中右邊的第2項(xiàng)與第5項(xiàng)等值，且第3、4、5項(xiàng)已在3.1.2.2(1)④和3.1.2.2(3)節(jié)給出。

式(14)中的第1項(xiàng)，取6個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中相對(duì)不確定度最大的5號(hào)點(diǎn)作為評(píng)估對(duì)象：查得10mL A級(jí)分度吸量管允差±0.05mL，則：

3.2 加標(biāo)物質(zhì)與實(shí)際物質(zhì)行為差異f行為引入的不確定度u(f行為)

3.2.1 標(biāo)樣回收率均值與加標(biāo)回收率均值加標(biāo)差異的顯著性檢驗(yàn)[13]

分別將表2中的R樣和R加標(biāo)數(shù)據(jù)代入貝賽爾公式算得：

3.3 平均回收率R－與期望值100%的差異引入的不確定度u(f回收)

3.3.1 差異的顯著性檢驗(yàn)

4 方法偏差相對(duì)不確定度urel(SF)的合成

5 討 論

5.1 從3.1.2.5節(jié)可知，本例平均回收率的總不確定度為u2rel()=3.04×10-3，其重復(fù)性不確定度u2rel(f重復(fù))=5.00×10-4，只占其總不確定度的16%，如果校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)低于0.999或者回收率重復(fù)性的精密度再高一點(diǎn)，它便被忽略；從3.1.2.2(3)和(4)節(jié)可知，本例中證書(shū)給的儲(chǔ)備液的不確定度u2rel(cs0)=1.60×10-5，只占加標(biāo)稀釋過(guò)程總不確定度u2rel(Xs)=4.22×10-5的38%，只是平均回收率總不確定度的0.5%，是一個(gè)可以忽略的分量；若將回收率的重復(fù)性不確定度u2rel(f重復(fù))與證書(shū)給的儲(chǔ)備液的不確定度u2rel(cs0)合成，其結(jié)果也只占回收率總不確定度u2rel()的17%；比較3.1.2.1(3)與3.1.2.5節(jié)可知，加標(biāo)量觀測(cè)值的不確定度u2rel(標(biāo))=2.46×10-3，占到平均回收率總不確定度u2rel()的81%，主要來(lái)源于曲線擬合濃度的不確定度。可見(jiàn)，值的獲得貫穿于整個(gè)檢測(cè)過(guò)程，過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)給值的不確定度帶來(lái)貢獻(xiàn)，故平均回收率的不確定度若只考慮其重復(fù)性和標(biāo)物證書(shū)這二個(gè)因素是不夠的，除非其他因素與其相比可以忽略。

5.2 從3.1.2.1節(jié)可知，若回收實(shí)驗(yàn)的方法不同則過(guò)程不同，構(gòu)成回收率不確定度的分量也不同。例如，對(duì)于加標(biāo)回收法，若加入的是固體標(biāo)準(zhǔn)，則體積因素減少稱(chēng)量因素增加；若加標(biāo)量按絕對(duì)量計(jì)不按濃度計(jì)，模型中體積因素將減少；若加入的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)多次稀釋?zhuān)瑒t模型中將涉及更多的移液體積和定容體積。如果采用標(biāo)樣回收法，則實(shí)驗(yàn)過(guò)程與計(jì)算模型都不同于加標(biāo)回收法。可見(jiàn)，回收率值具有與過(guò)程緊密聯(lián)系的特性，以回收實(shí)驗(yàn)的實(shí)際過(guò)程及其計(jì)算模型為依據(jù)的評(píng)估結(jié)果具有更高的嚴(yán)密性和針對(duì)性。

5.3 回收率值是一個(gè)與過(guò)程密切相關(guān)的量值，沒(méi)有過(guò)程便得不到回收率結(jié)果，過(guò)程不同評(píng)定結(jié)果不同，雖然其不確定度的評(píng)估對(duì)象及其過(guò)程與被測(cè)物的相似且工作量更大，但這是它的特性決定的，是應(yīng)當(dāng)遵守的；如果回收實(shí)驗(yàn)與被測(cè)物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程與條件相同，則它們是可以共享有關(guān)分量的。

5.4 本例采用標(biāo)準(zhǔn)樣品的加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，目的是考察被測(cè)物的加入形態(tài)與樣品中的固有形態(tài)在方法中存在的行為差異。實(shí)際上它們?cè)诜椒ㄖ杏袝r(shí)是存在差異的，加標(biāo)法不見(jiàn)得都能真實(shí)反映被測(cè)物的回收情況。故當(dāng)采用加標(biāo)回收法又有標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，可深入考察行為偏差及其影響，否則只能假設(shè)行為因子為1。如果回收實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)樣法，則行為偏差為零。

5.5 常見(jiàn)將一組實(shí)驗(yàn)獲得的回收率數(shù)據(jù)代入近似公式的處理方法[14-16]。近似公式作為一種B類(lèi)評(píng)估方法，適合用到從資料獲取數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。既然已由實(shí)驗(yàn)獲得了數(shù)據(jù)，采用A類(lèi)方法更合理并更具有針對(duì)性。

[1] 全國(guó)認(rèn)證認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 27404—2008實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)[S]. 北京∶ 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2008.

[2] 北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心. 環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)量不確定度評(píng)定[M]. 北京∶中國(guó)計(jì)量出版社, 2009∶ 49-53.

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Uncertainty Evaluation of Recovery in the Measurement of Lead in Pigs Liver by GF-AAS

ZHAN Yong-ge1，GONG Jian1，HUANG Xiang-yan2
(1. Center of Analytical and Testing, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China；
2. Testing Center for Water Quality, Zhongshan City Water Supply Co. Ltd., Zhongshan 528403, China)

Using the actual process of spiking standard recovery experiments and computing model, the total uncertainty of lead measurement using graphite furnace atomic absorption spectrometry pig,s liver was evaluated. The results shows that the repeatable uncertainty of an average recovery rate composes only 16% of the total uncertainty; standard stock solution composes only 38% of the uncertainty of the spiked dilution process, which is 0.5% of the average recovery rate, whereas the uncertainty of plus scalar observations composes major part of the total uncertainty, accounting for 81%, mainly from the curve fitting the concentration uncertainty. There are higher rigor and relevance if the assessment of recovery rate bases on actual process and computing models.

chemical detection；food inspection；measuring deviation；recovery；uncertainty

TB99

A

1002-6630(2012)10-0155-06

2011-06-06

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(40903040)

占永革(1957—)，男，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)榉治鰷y(cè)試。E-mail：zhanyongge@163.com