番茄中联苯菊酯残留量的测量不确定度评价

罗彦平，单江华，高海文，何 凯

(伊宁市农产品质量安全监测检验站，新疆 伊宁 835000)

联苯菊酯(bifenthrin)是20世纪80年代初面市的高效合成拟除虫菊酯类杀虫、杀螨剂，属中等毒性，纯品联苯菊酯为浅褐色固体，具有触杀和胃毒作用，击倒速度快，残效期长，杀虫谱广，对螨也有较好防效.它主要用于防治各种鳞翅目幼虫、粉虱、蚜虫、植食性叶螨，对鱼类等水生生物和家蚕高毒.相关研究表明，高浓度联苯菊酯残留在土壤中的半衰期较长，对一些物种产生毒害作用，使土壤原有微生物群发生改变，使得农药残留难以降解，并在农作物或农产品中残留[1].欧盟于2017年2月24日修订了食品中联苯菊酯的最大残留限量，限定其在根茎类和鳞茎类蔬菜中的最大量为0.01 mg/kg[2].我国最新食品卫生安全标准(GB-2763-2014)规定番茄、茄子、辣椒、根茎和薯芋类蔬菜中联苯菊酯的最大允许残留量分别为0.5、0.3、0.5、0.05 mg/kg[3].食品安全检测实验室一般依据这些参数来判定所测番茄样品是否符合国家卫生标准.为做好实验室质量控制，出具科学合理、完整的检测数据，国内大部分农药残留检测实验室已陆续采用测量不确定度来判定测量结果的可信度[4].

测量不确定度(uncertainty in measurement)表征合理地赋予被测量之值的分散性，即对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度.1993年国际标准组织完成了不确定度评定的指导性文件“GUM-1993”，经不断发展和研究，国际标准化工作组于2008年发布了ISO/IEC Guide 98-3:2008“测量不确定度表示与指南”简称GUM.我国于1999年颁布了国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，对全国范围内使用和评定侧量不确定度，尤其是在计量标准的建立、计量技术规范的制定、证书或报告的发布及量值的国际与国内比对等方面都起到了重要的指导和规范作用，使我国对测量结果的表述与国际一致.至今，我国以修订后的JJF1059为标准，它分为，JJF1059.1-2012《不确定度评定与表示》和JJF1059.2-2012《用蒙特卡洛法评定测量不确定度》[5].

本文依据农业标准(NY/T761-2008)第二部方法一，并参照JJF1059标准，以番茄中联苯菊酯残留测定为例，对其残留的测量不确定度进行评定，以便为基层检测实验室质量控制、检测水平判定、规范实验室操作等提供参考.

1 实验部分

1.1 材料

供试番茄品种为屯河26号，由新疆伊宁市天山街农贸市场提供.

1.2 主要仪器与试剂

供试仪器：YP1002电子天平(100 g/0.01g)，南京晓晓仪器设备有限公司；RE-501旋转蒸发仪，郑州市亚荣仪器有限公司；A8超细匀浆机，上海欧河机械设备有限公司；GC-2014气相色谱仪(ECD检测器)，日本岛津公司.

供试试剂：氯化钠为分析纯，浙江常青化工有限公司；联苯菊酯(bifenthrin)标准品(1000 μg/mL)，农业部环境质量监督检验测试中心(天津)；丙酮(acetone)、正己烷(hexane)和乙腈(acetonitrile)均为色谱纯，天津市康科德科技有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理

1.3.1.1番茄中联苯菊酯残留提取

依据农业标准[6]的样品处理方法，准确称取25.00g番茄样品放入匀浆机中，加入50.0 mL乙腈，在匀浆机中高速匀浆2 min后用滤纸过滤，滤液收集到装有5～7 g氯化钠的100 mL具塞量筒中，收集滤液40～50 mL，盖上塞子，剧烈振荡1 min，室温下静置30 min，使乙腈相和水相分层.

1.3.1.2联苯菊酯残留提取液净化

从100 mL量筒中吸取10.0 mL上清液放入100 mL烧杯中，将烧杯置于80 ℃水浴条件下加热，杯内缓缓通入氮气，蒸发至近干，加入2.0 mL正己烷，震荡1 min，盖上铝箔，待净化.将弗罗里矽柱依次用5 mL正己烷和丙酮的混合溶液(V正己烷∶V丙酮=9∶1)和5.0 mL正己烷预淋洗、条件化，当溶剂液面到达柱吸附层表面时，立即倒入待净化溶液，用15 mL刻度试管收集洗脱液，用10.0 mL正己烷和丙酮的混合溶液(体积比同上)分两次冲洗烧杯后淋洗弗罗里矽柱,将盛有洗脱液的刻度试管置于50 ℃水浴条件下，用氮气吹至少于5 mL后，再用正己烷定容至5.0 mL，混合均匀，最后过0.2 μm滤膜，待测.

1.3.2 色谱参数设定

进样口(SPL)210 ℃；检测器(ECD)290 ℃；色谱柱HP-1(30 m×0.25 mm，0.025 μm)，初始柱温150 ℃，保持2 min，以6 ℃/min的速率升至 275 ℃，保持8 min；载气为氮气，流速为1 mL/min；进样方式为分流进样，分流比10∶1.

1.4 标准溶液配制

用1 mL分度吸量管分别移取0.5 mL联苯菊酯标准品于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，配成质量浓度为20 μg/mL的标准储备液.用200 μL移液器移取0.125 mL的20 μg/mL联苯菊酯标准储备液于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，配成质量浓度为0.1 μg/mL的标准储备液,备用.

1.5 结果计算

根据NY/T761-2008，番茄中联苯菊酯残留含量计算公式为

(1)

式(1)中：Y为番茄样液中联苯菊酯的含量(mg/kg)；V1为提取溶液总体积(mL)；V2为用于检测的提取溶液的体积(mL)；V3联苯菊酯提取溶液定容体积(mL)；m为番茄样品质量(g)；ρ为色谱仪对番茄样液中联苯菊酯的测试浓度(μg/mL).

1.6 测量不确定度来源及数学模型建立

分析式(1)和检测实验流程，番茄中联苯菊酯残留的测量不确定度主要来源于：1)番茄样品称量引入的不确定度u1；2)联苯菊酯残留提取过程中体积引入的不确定度u2；3)标准溶液引入的不确定度u3；4)色谱仪GC测试引入的不确定度u4；5)校准曲线引入的不确定度u5；6)方法的重复性引入的不确定度u6。且各不确定度分量对被测量值X的不确定产生直接影响，即互不相关，根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》4.4.2节，合成标准不确定度计算式为

(2)

式(2)中：y为被测量Y的估计值；xi为第i个输入量Xi的估计值；uc(y)为被测量的估计值y合成标准不确定度；u(xi)为输入量xi的标准不确定度.

由式(1)和式(2)可推导出测量结果Y的相对合成标准不确定度计算公式：

(3)

依据测量不确定度表示指南，在区间P=95%时，取K=2，则被测量值Y的扩展不确定度U为

(4)

2 测量不确定度分量的评定

2.1 称取番茄样量m引入的不确定度u1

电子天平(量程0～50 g)最小分度值为0.01 g，其mpe=±0.02 g,则称样量m=25 g引入的不确定度属于B类[7]，即u1为

2.2 联苯菊酯提取液体积引入的不确定度u2

2. 2.1 提取液体积引入的不确定度

表1 定容体积引入的不确定度

样品处理过程中体积引入的不确定度u2为

2.2.2 温度引入的不确定度[9]

由温度变化引入的不确定度可通过玻璃量具体积膨胀系数和液体体积膨胀系数来计算.实验室的温度在△T=±4℃之间变动，在该温度变化范围内，玻璃量具体积的膨胀明显小于液体体积的膨胀的，只需考虑后者.水的膨胀系数为2.1×10-4/℃，设温度变化为均匀分布(B类评定)，由表2数据合成得到温度变化引入的不确定度为

表2温度变化(△T)引入不确定度

Table 2 Uncertainty introduce by temperature change (△T)

将urel(V)与urel(△T) 进行合成即得0.007 07.

2.3 标准液制备引入的不确定度u3

2.3.1 标准液纯度引入的不确定度

本研究所用联苯菊酯标准液由农业部环境质量监督检验测试中心(天津)提供，质量分数C=1 000 μg/mL,其扩展不确定度为7 μg/mL(K=7)，联苯菊酯纯度引入的不确定度为

2.3.2 标准液稀释过程引入的不确定度

用1 mL移液管移取0.5 mL联苯菊酯标准液于50 mL容量瓶，用正己烷定容配成10 μg/mL的标准储备液，再用1 mL移液器移取0.5 mL的10 μg/mL标准储备液于50 mL容量瓶，配成0.1 μg/mL的稀释液.整个过程使用1 mL移液器和50 mL容量瓶各2次，均为A级，其最大允许误差分别为0.008 mL、0.05 mL，按均匀分布，计算出的标准不确定度分别为0.004 6 mL和0.029 mL.则标准液稀释过程引入的相对标准不确定度为urel(稀释)=

0.006 556 89.

2.3.3 温度变化引入的不确定度

表3温度变化(△T)引入的不确定度

Table 3 Uncertainty introduce by temperature change (△T)

将2.3节中urel(C)、urel(稀释)、urel(△T)进行合成，

2.4 GC测定引入的不确定度u4

色谱仪稳定性导致的峰面积差异主要因素，也是是色谱仪测定引入不确定度的主要来源.对联苯菊酯残留提取液进行重复上机测试，用峰面积的相对标准偏差来表示色谱仪GC测定引入的不确定度u4(属A类评定)[10]，结果见表4.

表4 色谱仪重复测定峰面积

依据JJF1059-1999，用贝塞尔公示计算单次测量结果的标准偏差

2.5 重复性实验引入的不确定度u5

测量结果的重现性主要受实验人员对样品处理的一致性影响(称样、碎样、样品萃取、净化、萃取液定容等).按照NY/T761-2008标准方法，对10份同一番茄样品中联苯菊酯残留量进行测定，分析重复实验引入的不确定度[11](属A类)u4，10次测量数据见表5.

表5 重复性实验引入的不确定度

用贝塞尔公示计算单次测量值的标准偏差

标准不确定度

相对标准不确定度

2.6 校准曲线引入的不确定度u6

配制5个不同质量分数的联苯菊酯标准溶液，每个质量分数上机重复测定4次，测量数据见表6.质量分数与峰面积相关性采用最小二乘法原理进行线性回归得到校准曲线y=a×x+b，(a斜率，b为拟合直线截距)，分别为

表6 标准品系列浓度测量数据

2.7 不确定度分量合成

上述2.1～2.6各不确定度分量互不相关，将其按照公式(3)合成，即得到合成相对标准不确定度：

3 扩展不确定度

2.5节中，测得联苯菊酯的平均含量为0.095mk/kg，其扩展不确定度U根据公式(4)计算，即

U=0.095 mg/kg×0.018 6×2=0.003 53 mg/kg.

4 结 语

随着政府和客户对测量结果质量要求的提高，检测实验室对质量控制的重视度也越来越高，主要通过人员比对、检测能力验证、重复实验等方式进行质量控制.JJF1059-1999《测量不确定度表示与表示》为检测行业提供了客观定量评价检测实验室测量结果质量的国家标准和依据，通过评价测量不确定度对测量结果进行实验室内部校准，以确保检测数据的有效性和准确性，为客户提供科学完整的测量数据.目前，测量不确定度已被检测实验室普遍编入质量控制程序[12].

本研究依据JJF1059-1999标准,通过对番茄中联苯菊酯残留测量过程中引入的不确定度进行系统性分析，表明当联苯菊酯残留测试质量分数为0.095 mg/kg时，其扩展不确定度为0.003 5 mg/kg(P=95%，K=2)，其中标准液的配置、提取液体积、重复性实验引入的不确定度是其测量不确定度的主要贡献因子，故检测实验室应注重实验操作技术规范，注重测量设备定期校准与适当增加重复实验次数等诸多方面以强化质量控制力度，确保检测数据的有效性和可信度，为客户提供满意的检测报告。

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