电感耦合等离子体质谱法测定蟹味菇中铅含量的不确定度评定
2019-09-06马珊珊杨赵伟宋子艳刘玉萍
马珊珊，杨赵伟，宋子艳，刘玉萍
（1.河北省秦皇岛市农产品质量安全监督检验中心，河北 秦皇岛 066000；2.河北省农产品质量检测中心，河北 石家庄 050035）
蟹味菇营养丰富[1]，肉质和口感极佳，是一种深受人们青睐的健康食品[2]。蟹味菇可以作为多种食品原料，开发利用前景广阔，同时，其具有较长的货架期，适合用于工厂化栽培。蟹味菇的工厂化栽培发展迅速，其培养原料不再是单纯使用木屑，农副产品的下脚料使用越来越多[3-4]，为蟹味菇的质量安全埋下了隐患[5]。准确测定蟹味菇中各元素的含量可以真实反映其质量安全问题，采用ICP-MS可以快速、准确测定蟹味菇中多种元素的含量[6]。以ICPMS测定蟹味菇中铅含量为例，探讨不确定度来源，评估各环节引起的不确定度，并分析不确定度的分量，使该方法结果更准确、表述更合理。
1 仪器试剂和检测方法
1.1 主要仪器与试剂
ICAP RQ型电感耦合等离子体质谱，赛默飞世尔科技（中国） 有限公司产品；WX-4000型微波消解仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司产品；SB-5200DT型超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；CP214型电子天平，奥豪斯仪器（上海） 有限公司产品；超纯水机，Synergy Millipore公司产品。
铅、铋单元素标准储备液（1 000μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心提供；ICP-MS型调谐液，赛默飞世尔科技（中国） 有限公司提供；BV-Ⅲ型硝酸，北京化学试剂研究所提供。
1.2 ICP-MS工作条件
ICP-MS工作条件见表1。
保证ICP-MS在标准模式下测试调谐液时7Li的强度不低于7.9×104cps，59Co的强度不低于1.3×105cps，115In的强度不低于2.9×105cps，238U的强度不低于4.2×105cps。使用该工作条件，ICP-MS标准模式下的难熔氧化物产率和双电荷产率，以及氦气碰撞模式（KED） 下的多原子离子产率均满足仪器测试的要求。使用209Bi作为在线内标监测和校正基体效应，减少非质谱干扰，内标元素的质量浓度为10μg/L。
表1 ICP-MS工作条件
1.3 检测方法
微波消解程序见表2。
表2 微波消解程序
称取均质后的蟹味菇样品0.5 g（精确到0.1 mg）于聚四氟乙烯消解罐中，加入5.00 mL硝酸后静置过夜，使用表2所示的程序进行微波消解，消解后的消解罐在超声波清洗机中超声脱气5 min，随后用纯水冲洗消解罐并定容于50 mL容量瓶中。同时做空白试验。
按照表1设置好ICP-MS工作条件，待仪器稳定后，将标准溶液、试剂空白和样品溶液依次用ICP-MS进行测定。工作站自动计算溶液的强度值并进行相关计算。
2 不确定度评定
2.1 不确定度评定数学模型
蟹味菇中铅含量的数学模型为：
式中：X——蟹味菇中待测元素含量，mg/kg；
C——扣除试剂空白后样品消解液中待测元素的质量浓度，μg/L；
m——样品称样质量，g；
V——样品消解液体积，mL；
1 000——换算系数。
2.2 不确定度来源分析
根据检测方法和数学模型，蟹味菇中铅含量的不确定度来源有：①样品称量；②样品消解液定容；③标准物质；④标准曲线拟合；⑤重复测定。
2.2.1 样品称量的不确定度
样品称量的不确定度主要来源于电子天平，包括误差和分辨率引入的不确定度，采用B类方法评定。
试验使用的电子天平经检定准予作○Ⅰ级使用，依据JJG 1036—2008电子天平检定规程，最大允许误差为±0.5 mg， 分辨力为0.1 mg， 取k=， 则电子天平误差引入的标准不确定度0.000 29 g，电子天平分辨力引入的标准不确定合成电子天平产生的标准不确定度的标准不确定度。
试验称取样品的平均质量为0.501 3 g，则样品称量的相对不确定度0.000 581 3 g。
2.2.2 样品消解液定容的不确定度
样品消解液定容的不确定度主要来源于容量瓶，包括容量允差和温度引入的不确定度。
试验使用的50 mL A级容量瓶经检定合格，根据JJG 196—2006常用玻璃量器，20℃时，50 mL A级容量瓶的容量允差为±0.05 mL，取，试验所用容量瓶允差产生的标准不确定度0.028 87 mL。已知水的膨胀系数为2.1×10-4，温差为±4℃，取k=1.96，温度产生的标准不确定合成容量瓶产生的标准不确定度容的标准不确定度。
2.2.3 标准物质的不确定度
（1） 铅标准储备液的不确定度。试验使用了有证标准物质，证书显示铅单元素标准溶液（1 000μg/mL）的相对扩展不确定度0.7%（k=2），则其相对标准不
（2） 标准溶液配制的不确定度。吸取1.0 mL铅标准储备液（1 000μg/mL）于100 mL容量瓶中，定容制备成10μg/mL的铅标准中间液Ⅰ；吸取10 mL铅标准中间液Ⅰ于100 mL容量瓶中，定容制备成1μg/mL的铅标准中间液Ⅱ；吸取10 mL铅标准中间液Ⅱ于100 mL容量瓶中，定容制备成100 ng/mL的铅标准中间液Ⅲ；分别吸取铅标准中间液Ⅲ1.0，5.0，10.0 mL和铅标准中间液Ⅱ2.0，5.0 mL于100 mL容量瓶中，定容制成质量浓度为1，5，10，20，50 ng/mL的铅标准工作液。
依据JJG196—2006常用玻璃量器检定规程，20℃时，1，2，5，10 mL A级单标线吸量管和100 mL A级容量瓶的容量允差分别为±0.007，±0.010，±0.015， ±0.020， ±0.10 mL， 取k=， 由此计算容量允差产生的标准不确定度。已知水的膨胀系数为2.1×10-4，温差为±4℃，取k=1.96，由此计算温度产生的标准不确定度。将容量允差产生的标准不确定度和温度产生的标准不确定度合并，参照2.2.2中容量瓶产生的标准不确定度的计算方法，分别计算1，2，5，10 mL A级单标线吸量管和100 mL A级容量瓶产生的标准不确定度。
标准溶液配制过程中玻璃量器产生的不确定度见表3。
表3 标准溶液配制过程中玻璃量器产生的不确定度
因此，配制标准工作液过程中1 mL A级单标线吸量管的相对不确定度：2 mL A级单标线吸量管的相对不确定度：urel(S3)=级单标线吸量管的相对不10 mL A级单标线吸量管的相对不确定度100 mL A级容量瓶的相对不确定度0.000 719 7。合成标准物质的相对不确定度urel(S)=0.008 299。
2.2.4 标准曲线拟合的不确定度
按照表1设置好ICP-MS工作条件，待仪器稳定后，对配制的铅标准工作液进行3次重复测定，对样品消解液进行6次重复测定的比率（CPS/内标强度）分别为 0.424 3， 0.425 4， 0.425 1， 0.423 6， 0.422 0，0.421 1，按照公式利用Excel表格[7]计算标准曲线拟合的不确定度。
标准曲线拟合的不确定度计算结果和相关参数见表4。
表4 标准曲线拟合的不确定度计算结果和相关参数
2.2.5 重复测量的不确定度
计算样品中铅6次测定的结果分别是0.19，0.18，0.17，0.15，0.15，0.18 mg/kg，测定结果的平均值为0.17 mg/kg。标准不确定度0.006 831 mg/kg，相对标准不确定度urel(R)=u(R)/X=0.006 831/0.17=0.040 18。
2.2.6 相对标准不确定度分量列表
相对标准不确定度分量见表5。
表5 相对标准不确定度分量
将各来源相对标准不确定度分量总结于表中，由表5可知，标准曲线拟合的不确定度最大，其次是测量重复性。因此，在实际测量配制一个适宜的浓度范围[8]，对样品进行多次平行测定，可以提供更加准确的结果。
2.2.7 相对合成标准不确定度及扩展不确定度
经6次重复测定，蟹味菇中铅的平均含量为0.17 mg/kg，则合成标准不确定度u(Pb)=0.17×0.081 06=0.013 78 mg/kg。
置信概率为95%时，取扩展因子k=2，则扩展不确定度UPb=k×u(Pb)=2×0.013 78=0.028 mg/kg。试验测定蟹味菇中铅含量为0.17±0.028 mg/kg。
3 结论
通过对ICP-MS测定蟹味菇中铅含量不确定度的分析和计算，以实际样品为例，得到蟹味菇中铅的最后结果为0.17±0.028 mg/kg。通过对不确定度各来源分量进行分析得出影响试验不确定度最主要因素为标准曲线拟合，其次是测量重复性。在实际测量中配制一个适宜的质量浓度范围，对样品进行多次平行测定，可以提供更加准确的结果。
