◎ 梁鳳玲，鄭 揚(yáng)，黃 芳

（蘇州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)中心，江蘇 蘇州 215104）

中華絨螯蟹又稱河蟹、大閘蟹，滋味鮮美，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是我國淡水產(chǎn)養(yǎng)殖的品種之一。稀土元素是17 種特殊元素的統(tǒng)稱，包括15 種鑭系元素和鈧、釔。我國是第一個(gè)把稀土作為商品用于農(nóng)、林、牧、漁等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國家。稀土元素在魚、蝦、河蟹等淡水養(yǎng)殖方面應(yīng)用廣泛[1]，在農(nóng)業(yè)中主要作為生長促進(jìn)劑，能提高淡水養(yǎng)殖的效率，提高漁業(yè)產(chǎn)量[2]。微量稀土元素對(duì)淡水生物具有促進(jìn)生長、改善品質(zhì)的作用[3]。研究表明，水、土壤環(huán)境中的稀土元素可能通過食物鏈進(jìn)入人體，進(jìn)而產(chǎn)生不良影響，如損害免疫功能等[4]。因此，準(zhǔn)確測(cè)定中華絨螯蟹中稀土元素的含量至關(guān)重要。

電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)具有多元素同時(shí)檢測(cè)、線性范圍寬、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于水產(chǎn)品中各元素含量的分析[5-7]。不確定度是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效的科學(xué)描述。本文以中華絨螯蟹為研究對(duì)象，參考標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.94—2012 和GB 5009.268—2016，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)中華絨螯蟹中的稀土元素含量進(jìn)行了檢測(cè)[8-9]，并根據(jù)JJF 1059.1—2012 和GB/T 27411—2012 對(duì)檢測(cè)過程中引起的不確定度進(jìn)行詳細(xì)分析[10-11]，客觀地體現(xiàn)中華絨螯蟹中稀土元素的含量，為其他產(chǎn)品中稀土元素含量的不確定度分析、評(píng)定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中華絨螯蟹，2021年10月中旬采集于陽澄湖；硝酸，電子級(jí)，北京化學(xué)試劑研究所；稀土元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

iCAP Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，Thermo Scientific公司；MARS6 自動(dòng)微波消解儀，CEM 公司；BP121S精密電子天平，Sartorius 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

中華絨螯蟹全蟹樣品經(jīng)冷凍干燥，粉碎、研磨后過100 目篩，稱取0.5 g（精確到0.001 g）于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL 硝酸，120 ℃預(yù)消解30 min，冷卻旋緊罐蓋，參照微波消解儀的標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解（消解條件見表1）。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量超純水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐置于140 ℃條件下趕酸，放冷后，將消化液轉(zhuǎn)移至10 mL 容量瓶，用純水分次洗滌罐，洗液合并于容量瓶并定容至刻度，混勻備用；同時(shí)做雙平行空白試驗(yàn)。

表1 消解條件表

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

將稀土元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用0.5%硝酸溶液逐級(jí)稀釋成10 μg·L-1稀土元素標(biāo)準(zhǔn)使用液。分別準(zhǔn)確吸取一定量稀土元素標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（10 μg·L-1），用0.5%硝酸溶液配制濃度分別為0.1 μg·L-1、0.2 μg·L-1、0.4 μg·L-1、0.6 μg·L-1、0.8 μg·L-1和1.0 μg·L-1的稀 土元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液，具體的配制過程見表2。

表2 稀土元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制表

1.2.3 儀器工作條件

采用動(dòng)能歧視消除的分析模式，射頻功率1 550 W，冷卻氣（氬氣）流速14 L·min-1，輔助氣流速0.8 L·min-1，霧化氣流速1.0 L·min-1，碰撞氣（氦氣）4.5 mL·min-1，駐留時(shí)間0.03 s，掃描次數(shù)100 次，進(jìn)樣時(shí)間35 s，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速45 r·min-1。等離子體點(diǎn)燃后，預(yù)熱20 min以上，引入多元素調(diào)諧溶液（含Li、Co、In、U 和Ce 等），對(duì)儀器靈敏度進(jìn)行調(diào)諧至滿足測(cè)定要求。通過三通在線引入內(nèi)標(biāo)，依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、試劑空白和樣品溶液。采用標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量。分析的元素有13種，分別為鏑、銩、鐿、鉺、鑭、镥、釹、鐠、釤、鈰、釔、銪和釓。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立測(cè)量數(shù)學(xué)模型

中華絨螯蟹中稀土元素含量表示為

式中：w是中華絨螯蟹中稀土元素的含量，mg·kg-1；m是中華絨螯蟹的稱樣質(zhì)量，g；v是中華絨螯蟹消解液的定容體積，mL；c是從標(biāo)準(zhǔn)曲線中得到的中華絨螯蟹樣品消解溶液中稀土元素的濃度，μg·L-1；1 000為“μg”換算為“mg”的系數(shù)?？紤]到稀土元素較多，接下來以元素鏑為例進(jìn)行不確定度評(píng)定。

2.2 不確定度來源分析

依據(jù)測(cè)量模型，中華絨螯蟹中稀土元素含量測(cè)定的不確定度主要來源有稱量樣品、消解樣品、消化液定容、配制標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線及儀器的性能狀態(tài)等。

2.3 不確定度的評(píng)定

2.3.1 稱量產(chǎn)生的不確定度

稱量過程產(chǎn)生的不確定度主要是所用天平產(chǎn)生的不確定度和樣品重復(fù)稱量過程中產(chǎn)生的不確定度。稱量使用的BP121S萬分之一電子天平檢定證書上的測(cè)量不確定度（k=2）是0.000 2 mg。對(duì)中華絨螯蟹樣品做6 平行實(shí)驗(yàn)，稱樣量分別是0.500 5 g、0.500 4 g、0.500 1 g、0.500 3 g、0.500 9 g 和0.500 2 g，平均值為0.500 4 g，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.000 283 g。以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示單次稱重結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，所以稱量樣品產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.2 樣品消解過程產(chǎn)生的不確定度

中華絨螯蟹樣品前處理消解過程比較復(fù)雜，極易消解不完全。由質(zhì)控樣（扇貝生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）的回收率來衡量檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度。將質(zhì)控樣進(jìn)行全流程、6 平行試驗(yàn)。查質(zhì)控樣的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，鏑的認(rèn)定值為0.005 3 mg·kg-1，不確定度為0.001 2 mg·kg-1，在重復(fù)性條件下測(cè)定6 次質(zhì)控樣結(jié)果的平均值為0.004 98 mg·kg-1，標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.000 232 mg·kg-1。測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為，質(zhì)控樣認(rèn)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為，因此質(zhì)控樣的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.3 消化液定容過程產(chǎn)生的不確定度

考慮到樣品中稀土元素含量低，將消化液定容至10 mL。消化液定容過程引入的不確定度主要是定容時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度誤差和10 mL 容量瓶產(chǎn)生的。容量瓶的容積是在20 ℃下檢定，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度一般在（20±5）℃變化，以膨脹系數(shù)（水的溫度膨脹系數(shù)是2.1×10-4℃-1）衡量溫度對(duì)容積的影響。按均勻分布計(jì)算，溫度變化對(duì)定容產(chǎn)生的不確定度為u(V1)=10×5×2.1×104/2=0.005 25 mL。

查10 mL 容量瓶檢定證書，不確定度是0.02 mL（k=2），則u(V2)=0.01 mL。消化液定容產(chǎn)生的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.4 配制標(biāo)準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度

配標(biāo)準(zhǔn)曲線產(chǎn)生的不確定度主要是稀土元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)帶入的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)曲線配制過程中使用容量瓶和移液器帶入的不確定度。經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書，100 μg·mL-1稀土元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)擴(kuò)展不確定度urel=1.4%（k=2），urel(c)=0.001 4。所用50 mL 容量瓶的檢定證書上標(biāo)示的不確定度為0.018 mL（k=2），則

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制時(shí)，50 mL 容量瓶用了8 次，且相互獨(dú)立，因此使用50 mL 容量瓶產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為所用1 mL 移液器的檢定證書上標(biāo)示的不確定度為0.000 3 μL（k=2），則u(V1mL)=0.000 15 mL。溫差產(chǎn)生的不確定度為，則1 mL 移液槍用了2 次，移液量均是0.5 mL，相互獨(dú)立，因此1 mL 移液槍產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

查5 mL 移液器檢定證書，不確定度為0.004 mL（k=2），則u(V5mL)=0.002 mL。溫差帶入的不確定度為

配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線產(chǎn)生的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合產(chǎn)生的不確定度

通過外標(biāo)法定量，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上確定樣品鏑的質(zhì)量濃度。將標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液上機(jī)測(cè)定，每個(gè)濃度測(cè)定3 次，以標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的濃度x為橫坐標(biāo)，以信號(hào)強(qiáng)度值y為縱坐標(biāo)，采用最小二乘法擬合，得到元素鏑的線性回歸方程為y=46 784.556 3x+22.520 6，R2=0.999 4。根據(jù)化學(xué)不確定度評(píng)估指南[12]，標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線擬合產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為

式中：b為斜率；SR為標(biāo)準(zhǔn)溶液的殘差標(biāo)準(zhǔn)偏差；n為標(biāo)準(zhǔn)曲線的系列點(diǎn)數(shù)，p是標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定次數(shù)；C為樣品溶液中稀土元素鏑的平均濃度，μg·L-1；為標(biāo)準(zhǔn)曲線中各個(gè)濃度的平均值；Ci為標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)的濃度，μg·L-1。將儀器所測(cè)數(shù)據(jù)代入公式，得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合產(chǎn)生的不確定度為

2.3.6 儀器測(cè)定產(chǎn)生的不確定度

利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定中華絨螯蟹中13 種稀土元素的含量，查儀器檢定證書，測(cè)量不確定度為0.7 ng·L-1（k=2），故電感耦合等離子體質(zhì)譜儀帶入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.4 不確定度分量的合成

將稱量、樣品消解、消化液定容、配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合及儀器測(cè)定產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行合成，得到中華絨螯蟹中鏑含量的總合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.006 23×0.118=0.000 735 mg·kg-1。在置信水平為95%，k=2 的情況下，擴(kuò)展不確定度u=k×0.000 735=0.001 47 mg·kg-1。因此，中華絨螯蟹樣品中稀土元素鏑含量測(cè)定結(jié)果表示為w=0.006 23±0.001 47（k=2）。

3 結(jié)論

本文采用數(shù)學(xué)測(cè)量模型對(duì)中華絨螯蟹中稀土元素含量的檢測(cè)進(jìn)行不確定度評(píng)定，從評(píng)定結(jié)果來看，樣品的消解過程和標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合是不確定度的關(guān)鍵影響因子，其他方面的影響較小。由于樣品中稀土元素含量較低，可通過增大樣品稱樣量、減少定容體積或者濃縮處理等方式提高上機(jī)溶液的表征濃度。因此，在采用該方法檢測(cè)中華絨螯蟹中稀土元素含量時(shí)，要關(guān)注樣品前處理過程，配制合適的標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍，使樣品在儀器上的表征濃度盡量落在標(biāo)準(zhǔn)曲線中間段等方式來提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。