离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐含量的不确定度评价

李滢倩 王洋 张琳琳

摘 要：本文应用测量不确定度理论，建立不确定度的数学模型，对离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐含量的不确定度进行评价，找出影响不确定度的因素，量化了不确定度的分量，求出合成不确定度和扩展不确定度。

关键词：不确定度 离子色谱法 蔬菜 硝酸盐

测量不确定度是反映检测结果可信度和准确性的重要参数，一份完整的检测报告应该包含对其测量不确定度分析[1]。对测试结果进行不确定度评价既是满足GB/T  27025[2]中对测试实验室的要求，也是对测试结果可信度的表示。本文根据JJF  1135[3]要求与原则对离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐含量的不确定度进行分析评价。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：美国戴安公司ICS-5000型离子色谱仪，AS19（4×250mm）离子色谱分析柱，电导检测器。

试剂：水中硝酸根离子标准溶液GBW（E）080264，1000mg/L;氢氧化钾溶液（1mol/L）。

1.2 测试方法

按照NY/T  1375-2007[4]的方法进行测定：称取5.00g蔬菜（白菜）样品置于250mL锥形瓶中，加入1mL氢氧化钾溶液（1mol/L）和100mL（70～80℃）热水;置超声波中提取30min，取出冷却至室温，然后定量转入200mL容量瓶中，用水定容至刻度，混匀后静置10min。将试样经0.22μm滤膜过滤后，取3～5mL以低于2mL/min的流速过固相萃取柱，弃去前1mL流出液，收集其后的流出液至样品瓶中，上机测试。以保留时间定性，以峰面积和硝酸盐浓度绘制标准曲线，从标准曲线上查的样品溶液中硝酸盐的浓度，按式（1）计算样品中硝酸盐的含量。

2 数学模型

式中：W-试样中硝酸盐的含量，mg/kg;

C-由标准曲线得到样品溶液中硝酸盐的含量，mg/L;

V-样品溶液定容体积，mL;

m-样品质量，g;

考虑到样品的均匀性以及前处理对测定结果不确定度产生的影响，取修正因子，则式（1）转化为：

3 不确定度来源

离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐的相对不确定度主要来源有：

1、样品溶液中硝酸盐浓度C引入的不确定度u（C）。

2、定容体积V的不确定度u（V）。

3、称样量m的不确定度u（m）。

4、样品前处理引入的不确定度u（f）。

4 各分量不确定度的计算

4.1 样品溶液中硝酸盐浓度的相对标准不确定度urel（C）

4.1.1 标准物质不确定度及配制标准溶液产生的不确定度urel1

①硝酸盐标准物质引入的不确定度urel（Cs）

水中硝酸根离子标准溶液证书[GBW（E）080264]给出其扩展不确定度为0.7%（k=2），属B类不确定度，按均匀分布转化成相对标准不确定度urel（Cs）=0.7%/2=0.35%。

②容量瓶和移液管引入的标准不确定度urel（V）

根据常用玻璃量器检定规程（JJG196-2006），查得量器容量允差，按均匀分布k=   3 ，容量瓶和移液管的B类不确定度u（V）=允差/    3和由温差效应引起的不确定度u（△V）=△V/   3 ，则

，结果见表1。

配制标准溶液过程中产生的不确定度：

a.1mL单标移液管吸取1.00mL硝酸根标准溶液到100mL容量瓶，用去离子水定容配制标准工作液1，引入的标准不确定度：

b.10mL单标移液管吸取10.0mL硝酸根标准溶液到100mL容量瓶，用去离子水定容配制标准工作液2，引入的标准不确定度：

c.分别用2mL、5mL、10mL单标移液管吸取标准工作液1和用2mL、5mL单标移液管吸取标准工作液2定容至100mL容量瓶，引入的不确定度为urel（2）=0.313%;urel（3）=0.294%;urel（1）=0.145%。

标准溶液配制和稀释引入的相对标准不确定度

4.1.2 拟合标准曲线求C时产生的不确定度urel2

分别对5个浓度的硝酸根标准溶液用离子色谱进行3次重复测量，得到相应的峰面积见表2。

利用表2中的数据，得线性方程（A=a+bC）为：A=0.620*C-0.022;相关系数r=0.999。

按实验方法对样品溶液重复测定6次，由线性方程求得硝酸根的平均浓度C1，则拟合曲线求C时产生的标准不确定度为

式中：S（A）为标准溶液峰面积的残差别的标准差;

C为标准溶液的平均浓度;

n为标准溶液的测定总次数，n=15;

p为样品的测定次数，p=6。

根据公式（3）和公式（4），求得C的标准不确定度u2（表3）。

则样品溶液中硝酸盐含量C测定的合成相对标准不确定度为：urel（C）= u2rel1+u2rel2= 0.00892+0.0232=2.466%

4.2 样品溶液定容产生的标准不确定度u（V）

样品溶液用200mL容量瓶定容，引入的相对标准不确定度urel（V200）=0.065%

4.3 样品称量引入的不确定度u（m）

用1‰天平称取样品5.00g，天平法定允许误差为±0.001g，取均匀分布，引入的不确定度urel（m）=0.001/（  3  ×5.000）=0.0115%

4.4 样品前处理产生的不确定度u（f）

样品前处理产生的相对不确定度ure（f）是由样品取样代表性、样品制备均匀性、硝酸盐溶出的完全程度以及过固相萃取柱产生的损耗等因子组成，很难分别进行量化。我们采用同一样品进行重复处理，取6次的测试结果计算相对标准偏差来评估样品前处理产生的不确定度，测试结果如表4所示。

5 合成标准不确定度

根据各分量的计算结果得到蔬菜样品中硝酸盐含量测定的合成相对标准不确定度为：

urel（w）= u2rel（C）+u2rel（V）+u2rel（m）+u2rel（f）

= 2.4662+0.0652+0.01152+1.3642=2.82%

本次实验硝酸盐含量Cx=32.56mg/kg，样品中硝酸盐含量测定的合成标准不确定度为：uc（Cx）=32.56×2.82%=0.92mg/kg

6 扩展不确定度

取包含因子k=2（95.00%置信度），则

U=kuc（Cx）=2×0.92=1.84mg/kg

7 报告测量结果和扩展不确定度

离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐含量测定结果为Cx=32.56 mg/kg，扩展不确定度U=1.84mg/kg，k=2。

8 讨论

离子色谱法测定蔬菜中硝酸盐含量的不确定度来源主要考虑了标准溶液配制引入的不确定度;拟合标准曲线引入的不确定度;样品定容体积引入的不确定度;样品称量引入的不确定度;样品前处理引入的不确定度。从不确定度的各个分量计算结果可以看出，拟合标准曲线和样品前处理对不确定度结果贡献较大。因此在以后的检验工作中应该在样品处理过程加强控制，保证取样均匀性，操作规范性，减小因样品处理产生的不确定;保证仪器的平稳运行，减小因仪器波动而产生的不确定度。

参考文献

[1] 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，2002.

[2] GB/T  27025-2008  idt  ISO/IEC  17025：2005，检测和校准实验室能力的通用要求[S].

[3] JJF  1135-2005，化学分析测量不确定度评定[S].

[4] NY/T  1375-2007，植物产品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定离子色谱法[S].