HG-AFS法测定尿中砷的不确定度评定

潘月华，何 平，白利珊

（贵州省疾病预防控制中心地方病防治研究所检验科，贵阳550004）

按《检测和校准实验室能力的通用要求》GB／T 15481-2000规定，检测和校准实验室都必须具有对测量结果进行不确定度评定的程序，并在具体的测量和校准工作中应用这些程序来进行测量不确定度的评定。而测量不确定度是与测量结果相联系的一个参数，表征合理地赋予被测量实值的分散性［1］。本实验室依据JJF／1059-1999《测量不确定度评定与表示》规定的不确定度评估程序，建立了一套切合实验室测定不确定度评定的步骤与方法，并对尿中砷测定结果的不确定度进行评定，从中了解测定过程中不确定度来源及大小，并加以纠正，确保检测过程具有可行和有效的依据［2］，为实际检测工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器 AFS-230E双道原子荧光光度计及配套分析软件（北京科创海光仪器有限公司）；ADE-DI自控电热消化仪（北京博瑞赛科技有限责任公司）；具塞刻度磨砂口硬质消化管（天津玻璃三厂）。

1.1.2 试剂 5%盐酸（重庆川东），30%过氧化氢（国药），（1∶1）硫酸（国药），（1∶1）硝酸（国药），（1∶1）盐酸（重庆川东），以上均为优质纯试剂。2%硼氢化钾（国药）-0.5%氢氧化钠（国药），5%硫脲（国药）-5%抗坏血酸（国药）混合液，以上为分析纯试剂。水为去离子水。100mg／L砷标准溶液（购于国家标准物质中心）。

1.2 测定方法

1.2.1 原理 在尿样中加入过氧化氢、硫酸、硝酸破坏其有机物，再加入硫脲-抗坏血酸溶液将5价砷还原成3价砷，通过硼氢化钾作用，生成砷的氢化物，在氩氢焰中分解为单质态砷，吸收由高性能空心阴极灯发射的193.7nm的光后，发射出原子荧光，测定荧光强度，以峰面积进行定量［3］。

1.2.2 样品处理 取1mL尿样于10mL具塞刻度硬质消化管中，加0.5mL过氧化氢（30%），0.1mL硫酸（1∶1）和0.25 mL硝酸（1∶1），同时作3个以上样品的空白，置于130℃ADE-DL自控电热消化仪上，消解50min，至溶液体积约0.2 mL。如有个别样仍看到颜色或颜色加深变为棕色，可补加少量过氧化氢，后提高温度至150℃，消解3～5min，使氧化反应完全，溶液呈无色透明状态。待冷却至室温后，加5mL纯水、1mL盐酸（浓）、2mL硫脲，再用纯水定溶至10mL，混匀，放置20～30min，待测［4-5］。

1.2.3 标准曲线制备 用10mL移液管吸取100mg／L砷标准溶液10mL于1 000mL容量瓶中定容，得1μg／mL砷标准中间溶液，再吸取10.0mL砷标准中间溶液于100mL容量瓶中定容得标准使用液［P（AS）＝0.10μg／mL］。然后再用1mL吸管准确吸取0.00、0.10、0.30、0.50、0.70、1.00、2.00mL 砷标准使用液于10mL测定管中，加（1∶1）盐酸1mL，1mL（5%）硫脲-（5%）抗坏血酸溶液，用去离子水定容，得砷0.0、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0、20.0μg／L 的标准系列，静置20～30min，待测（玻璃量具均为A级）。

1.2.4 测定 以5%盐酸为载流，2%硼氢化钾-0.5%氢氧化钠为还原剂，氩气为载气，开机测定。测定时根据仪器提供的分析软件，输入相应的文件名，选择仪器最佳工作参数，见表1。同时以荧光强度和浓度绘制标准曲线，采用最小乘法拟合线性方程和相关系数，求得尿中砷的浓度。

1.3 不确定度评定方法 按照JJF／1059-1999《测量不确定度评定与表示》要求进行评定。

2 结 果

2.2 不确定度来源分析 本实验的全过程，在同一实验室，由同一分析人员检测分析完成，因此，不确定度分量来源可视为以下几个方面：样品测量重复性产生的相对不确定度Urel（A），标准溶液及配置标准曲线引入的不确定度Urel（B），标准曲线拟合求得样品中砷时产生的相对不确定度 Urel（C），样品提取和定溶过程产生的相对不确定度Urel（D），吸光值的量化误差产生的相对不确定度Urel（E），分析仪器产生的相对不确定度Urel（E）。所用玻璃量器均为A级。

表1 仪器工作参数

2.3 不确定度分量的计算

2.3.1 样品测量重复性产生的相对不确定度Urel（A）。即分析过程随机效应导致的不确定度通过精密度研究来评定［6］。对样品的6次重复测定数据求出标准差，数据见表2。

表2 样品6次重复数据

2.3.2 标准溶液及配制引起的相对不确定度Urel（B）

2.3.2.1 标准溶液100mg／L，标准证书给出相对不确定度为2%，k＝2。则

2.3.2.2 配制引起的相对不确定度 以A级10mL单标线吸管为例，依据JJC196-2006《常用玻璃量器检定规程》得，容量允差为±0.020mL，按矩形分布得标准不确定度为0.012mL；读数重复性的标准偏差为±0.02mL，直接用作标准不确定度；实验室温度为（20±5）℃，当p＝95%时，水的体积膨胀系数为2.1×10-4／℃，温度波动产生的标准不确定度为10×2.1×10-4×5／1.96＝0.005mL。以上3项合成得

同理，1 000mL和100mL容量瓶取样体积的相对不确定度：Urel（3）＝5.9×10-4mL，Urel（4）＝8×10-4mL。1mL刻度吸管，同理，得其相对标准不确定度：Urel（5）＝0.013。综上所述，0.016。

2.3.3 标准曲线拟合引入的相对不确定度 Urel（C）［7］，原子荧光光度计测定尿中砷，工作曲线测定结果见表3。仪器给出线性方程：If＝a×C＋b

表3 工作标准曲线数据

If＝52.976×C＋8.855，相关系数：γ＝0.999 9，a＝52.976，b＝8.855，根据贝塞尔公式［8］，将上述相关数据代入其中，计算实验剩余标准差：

标准曲线引入的相对不确定度：

式中，n：测量标准溶液的次数，n＝7；Ci：标准曲线各点的浓度值：标准溶液浓度的平均值，6.571；：测定尿中砷浓度的平均值，19.800；b：工作曲线的斜率，8.855；a：工作曲线的截距，52.976；p：实际测量时测定样品的次数，1。

2.3.4 样品提取及定溶产生的相对不确定度Urel（D） 标准溶液和尿样的取用量均为1.0mL，使用同一支微量移液器，（每吸取一次换一只干燥洁净的吸头），进样体积的不确定度可以忽略。分析程序的标准偏差可通过回收率数据计算，回收率越接近期望值1.0，方法误差越小［9］。5次加标回收率测定结果为：106.2%、107.1%、102.9%、99.8%、103.5%，平均回收率为Rec＝103.9%，标准偏差SRec＝2.89%。标准不确定度采用平均值的标准偏差：

同时，对平均回收率进行显著性检验，以确定回收率校正因子fRec是否归入显著性检验3.07

t＝3.07＞t（95.4）＝2.78，平均回收率与期望值1.0之间无显著性差异包含在结果计算中，说明该方法不存在系统性偏差。

2.3.5 吸光值的量化误差产生相对不确定度Urel（E） 该原子荧光光度仪的分辨率由仪器使用说明书给出，为0.001A，则

2.3.6 分析仪器产生的相对不确定度Urel（F），该原子荧光光度仪的RSD由检定证书给出，为1.7%，则

2.4 合成不确定度

2.5 扩展不确定度及测定结果表示 当P＝95%时，取包含因子k＝2，则U＝ k×U（C）＝0.048×2＝0.096μg／L，样品中砷浓度为×fRec＝19.800×0.96＝19.008（μg／L）

测定结果表示为，（19.008±0.096）μg／L。

3 讨 论

本方法对测定尿中砷的不确定度来源的分析和不确定度分量的评定结果表明，在可信区间P＝95%时，其测定结果的扩展不确定度为（±0.096）。从不确定度来源可以看出，使用合格的计量器具，严格按照操作规程，准确控制各个分析的环节，是提高精密度的保证。本实验在对不确定度的分析中，未列入人员引入的不确定度、方法本身自带的不确定度、实验过程中试剂引起的不确定度［10］，例如：仪器电流、负高压的设定值，盐酸、硫脲等试剂以及仪器的稳定性等所引起的不确定度均包含在标准曲线拟合的不确定度中。本实验不确定度的最主要因素是标准曲线拟合引起的相对不确定度，是HG-AFS法测定尿中砷总偏差的主要来源，占合成不确定度的90%，这说明了在检测过程中，标准系列的线性关系是非常重要的，为提高测定结果的准确性，减小不确定度的重要保证，建议在测定样品时对标准曲线制作过程加以严格控制，要求其回归方程的相关系数r≥0.998 8。

标准曲线拟合引起的相对不确定度，是HG-AFS法测定尿中砷总偏差的主要来源。而标准溶液及配制过程引起的相对不确定度Urel（B），也是HG-AFS法测定尿中砷总偏差的来源之一。实验室在样品分析的时候，尽量使用有证标准物质进行对照，或用加标回收结果计算校正因子。作者建议：（1）在实验消化过程中使用多孔电热恒温消解仪消化样品，保证各消化管受热均匀，消化程度一致。（2）尿样采集后尽快分析，防止产生沉淀不利于混匀。此外，由于尿中砷的含量极低，在保存和检测过程中谨防污染。这是检定过程中的关键所在，也是提高测定结果准确度的重要因素。

［1］倪育才.实用测量不确定度评定［M］.北京：中国计量出版社，2004：175-182.

［2］中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京：中国计量出版社，2005：46-52.

［3］杨惠芬.食品卫生理化经验标准手册［M］.北京：中国标准出版社，1998.

［4］程晓天，张杰，李军，等.氢化物发生-原子荧光法分析尿中砷［J］.中国地方病学杂志，2004，23（4）：371-372.

［5］宋伟明，李辉.氢化物-原子荧光测定果蔬类中的微量砷［J］.宁夏大学学报，2001，22（3）：325-327.

［6］魏昊.化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京：中国计量出版社，2002：65-72.

［7］Ellison R，Rosslein M，Williams A.EURACHEM／ClTAC Guide CG 4.Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement［M］.2nd Ed.UK：EURACHEM／ClTlC，2000：75-81.

［8］叶德培.测量不确定度［M］.北京：国防工业出版社，1996：126-132.

［9］宋明顺.测量不确定度评定与数据处理［M］.北京：中国计量出版社，2000：10-12.

［10］尚德军，王军.测量不确定度的研究和应用进展［J］.理化经验：化学分册，2004，40（10）：623-626.