石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铅含量的不确定度分析

□ 马 芳 吴 青 洛阳市质量技术监督检验测试中心

重金属铅对人体健康所造成的危害是非常严重的，特别是人体的肾器官。而肾脏是人体排毒的重要器官，铅会对肾小管造成损伤，影响人体正常的排毒情况。在食用大量的含铅食物后，严重时会导致癌症或者身体畸形。所以我国在食品安全检测当中，对于铅含量的检测十分严格。目前，我国最新的铅含量检测方法就是采用石墨原子吸收光谱的方式，来对食品当中的铅含量进行检测。通过对食品当中的铅含量进行检测，采取石墨原子吸收光谱的检测方法，食品的样品要先经过微波消解处理之后，再由石墨炉原子化，然后放在283.300 nm的地方检测它的吸光程度。根据检测样品的浓度，在其范围内对铅所吸收的光度值与样品当中的铅含量形成正比，最后再根据此样品在国家标准中的数值来定量。如此一来，有效地使用石墨炉原子吸收光谱来检测食品当中的铅含量，能够获得一个更加准确的信息数据，保证食品安全。

1 仪器以及所需试剂

1.1 仪器

具有冷凝循环水机和自动进样器的日立原子吸收分光光度计、能够控制温度的电热炉、高精度电子天秤、干燥箱以及微波消解仪。容量为100 mL的容量瓶；两个移液管（分别为1 mL和10 mL）。上述的所有玻璃器皿必须要硝酸液浸泡过夜进行消毒，然后用标准的实验室规定用水反复冲洗[1]。

表1 消解条件参照表

1.2 试剂

高氯酸、浓度为30%的过氧化氢、硝酸、磷酸二氢铵以及硝酸钯。准备国家标准的钢铁材料测试值，对照铅的标准溶液为1 000 μg/mL。

2 试验方法

2.1 前期准备工作

样品的消解条件见表1。

取食品样品0.25～0.85 g，放到微波消解瓶中，再滴入5 mL的硝酸，按照正规的操作方法使用微波消解仪消解样品，其条件参照表1。待消解完成后等待温度下降至手能触摸时将其取出，将消解瓶放在150 ℃左右的电热板上赶酸到1 mL左右。然后等消解瓶冷却后，将瓶中的消化试剂倒入10 mL的容量瓶中。根据相应的浓度从低到高的顺序将20 μL的铅系列溶液和10 μL的磷酸二氢铵——硝酸钯溶液一起倒入石墨炉，等待它们原子化之后测量它们吸光度的数值[2]。这是测量标准的铅容量，然后再用相同的方法使用20 μL的样品溶液和 10 μL的磷酸二氢铵——硝酸钯溶液一起倒入石墨炉等待原子化后，对其吸光度的数值和刚才测量的标准数值进行比较。

2.2 数学公式

在实验当中铅含量的公式呈现为：

X——样品中的铅含量；P——样品溶液当中的铅浓度；P0——空白溶液当中的铅浓度；V——样品消化液的容量体积；M——样品的总质量。

所以根据测量的方法来看，每个参数之间的数值都是相对独立的，对于指标的合格度来说可以在各个质量的标准不确定度上进行融合。

3 不确定度的计算

3.1 样品检测当中的标准溶液浓度不确定度

我国标准的钢铁材料当中所提供的铅溶液标准浓度是1 000 mg/mL，相对扩展不确定的度为±4 mg/mL，即0.4%，所以它的不确定度为：

3.2 标准溶液配制当中不确定度

标准溶液的调制方法当中，使用2 mL的吸管吸取0.2 mL的储备液放在100 mL的容量瓶中，再加入硝酸溶液搅拌均匀。假如在这个时候溶液的浓度达到每升1 mg 的时候，则能够达到铅浓度的标准值。在使用吸量管分别吸 取 0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL放入100 mL的容量瓶当中，再加入硝酸搅拌均匀，通过计算能得出于 0、10、20、40、60、80 μg/L。

在吸取溶液的时候所采用的单标线吸管必须满足国家玻璃量器检测规定的要求，虽然允许有误差的存在，但是根据情况选取相对应的平均值，对标准不确定度进行分析获得以下数值。第一，对于吸管的吸取量刻度之间的误差允许在±0.008 mL，标准误差为0.008/=0.0046mL；第二，在进行吸取过程中，要对吸取量通过吸管的刻度量进行一个预估，预估的误差要控制在吸管分度值的1/2，接着采取平均数值计算，得出0.005/=0.0029mL；第三，吸管和溶液的温度与校正时间会由于一些外界因素导致产生不确定度，根据分析要将室内温度控制在± 4℃左右，然而空气当中会含有水蒸气，所以还要对水蒸气占比体积有一个良好的计算，根据公式2.1×10-4/℃取得一个相对应的平均值，从而转化为标准的误差： 0.00084/=0.0005mL。

（1）再使用10 mL的容量瓶对溶液进行配制，在配制过程中可以忽略以下三个不确定度，第一容量器的体积，对于它的误差计算0.02/=0.012mL，在选取其中的平均值；第二，对于容积瓶上面的刻度误差预估±0.005V10选取平均值的误差计算0.005V10/= 0. 05/= 0.029 mL；第三，溶液温度和容量瓶的温度校准因时间不同，所以也会产生不确定度，在实验的时候最好是在一个恒温的室内进行，温度控制在（20±4）℃左右，对于空气环境当中的水蒸气进行平均数值的分析选取，通过计算得到的误差为0.00084/=0.0048mL。

（2）100 mL容量标准不确定度分析：在100 mL的容量瓶当中进行溶液配制，在配制过程中可以忽略以下三个不确定度。第一，容量器的体积，对于它的误差计算 0.1/=0.04mL，在选取其中的平均值[3]；第二，对于容积瓶上面的刻度误差预估±0.005V10选取平均值的误差计算0.005V100/= 0.29 mL；第三，溶液温度和容量瓶的温度校准因时间不同，所以也会产生不确定度，在实验的时候最好是在一个恒温的室内进行，温度控制在（20±4）℃左右，对于空气环境当中的水蒸气进行平均数值的分析选取，通过计算得到的误差为0.00084/=0.0048mL。

4 结果

通过以上实验过程以及每项步骤的计算和误差测量，对铅含量的不确定值进行计算得到一个结果样品中铅含量为 C=（1.0 ± 0.0128）mg/kg。

5 结语

根据以上的试验和计算，本次实验过程采取石墨炉原子吸收光谱的方法，对于食品当中的铅含量进行一次浓度、取样以及实验过程中的容积质量和形式有效准确的测量。从而证明铅元素的检测分析方法的准确性是具有较高的可信度和依靠的。在很大的程度上对于我国的食品安全检测提供了强有力证据，也提高了食品的本身质量安全，推动我国的科技经济向前不断发展。