微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定貉肝中总砷、硒含量的不确定度评定

闫玉杰， 杨赵伟， 李 博， 武孝丽

（秦皇岛市农产品质量安全监督检验中心,河北秦皇岛066000）

硒是对毛皮动物产业影响较大且容易缺乏的矿物元素之一（李光玉，2003）。在肝脏内，砷和硒具有拮抗作用，可以形成无毒的共轭化合物，排入胆汁，从而减弱砷、硒对肝脏的损害（刘雨田，2001），因此，准确检测肝脏中砷、硒的含量对预防毛皮动物硒缺乏很有意义。 电感耦合等离子体质谱（ICPMS） 适用于肝脏中微量元素的测定 （欧阳珮珮，2017）， 通过评定ICP-MS 测定肝脏中微量元素含量不确定度，分析误差来源，确定测定结果的置信区间，使该方法更好的应用于实际工作。 本文依据JJF1059-2012.1《测量不确定度评定与表示》评定微波消解-ICP-MS 测定貉肝中总砷、 硒含量的不确定度，进一步完善对该方法检测结果的评估。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂 电感耦合等离子体质谱（ICAP RQ，赛默飞世尔科技（中国）有限公司）；Qtegra 工作站（赛默飞世尔科技（中国） 有限公司）；自动进样器（ASX-560，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES）；电子天平（CP214，奥豪斯仪器（上海）有限公司）；微波消解仪（WX-4000，上海屹尧仪器科技发展有限公司）； 超声波清洗器（SB-5200DT，宁波新芝生物科技股份有限公司）；超纯水系统（Synergy，Millipore）。

硝酸（BV-Ⅲ，北京化学试剂研究所）；过氧化氢（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司）；调谐 液（Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U，1.0 ng/mL，赛 默 飞世尔科技（中国）有限公司）；砷、硒、锗单元素标准储备液（1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。 试验中标准溶液和内标溶液由各单元素标准储备液逐级稀释而得，稀释液为5%硝酸溶液。

1.2 标准溶液配制 分别吸取1.0 mL 砷、 硒标准储备液（1000 μg/mL）于100 mL 容量瓶中，定容制备成10 μg/mL 的混合标准中间液Ⅰ。 吸取1.0 mL 混合标准中间液Ⅰ于100 mL 容量瓶中，定容制备成100 ng/mL 的混合标准中间液Ⅱ。 分别吸取10、5、1 mL 混合标准中间液Ⅱ于100 mL容量瓶中，定容制备成浓度10、5、1 ng/mL 的混合标准工作液， 分别吸取5、1 mL 浓度为10 ng/mL的混合标准工作液于100 mL 容量瓶中， 定容制备成浓度0.5、0.1 ng /mL 的混合标准工作液。

1.3 ICP-MS 工作条件 使用调谐液优化仪器条件，在标准模式（STD）下经过质量校正和自动调谐，使得调谐液中7Li、59Co、115In、238U 的计数分别不低于7.9×104cps、1.3×105cps、2.9×105cps、4.2×105cps， 难熔氧化物产率的指示值140Ce·160/140Ce 为1.7%， 双电荷产率的指示值137Ba＋＋/137Ba 为2.0%，ICP-MS 在氦气碰撞模式（KED）下运行30 min 后，多原子离子产率指示值59Co/35Cl·16O 为20， 最终得到的ICP-MS 工作条件见表1。 使用质量浓度为1 ng/mL 的72Ge 作为75As 和77Se 的在线内标，监测和校正基体效应，减少非质谱干扰。

表1 ICP-MS 工作条件

1.4 检测方法 准确称取均质后的貉肝样品0.5 g（精确到0.1 mg），将称取的样品置于消解罐内，加入硝酸3.00 mL，静置过夜，加入过氧化氢1.00 mL，密封消解罐，连接好温度和压力检测器，开机预热5 min 并运行正常， 设置4 阶段的梯度升温消解程序，程序如下：（1）温度90 ℃，压力10 标准大气压（atm），维持2 min；（2） 温度130 ℃，压力15 atm， 维持2 min；（3） 温度160 ℃， 压力25 atm，维持2 min；（4） 温度180 ℃，压力30 atm，维持20 min。 消解程序执行结束后待消解罐温度低于80 ℃放出气体，用纯水把消解罐盖子上的液体冲洗到消解罐内， 将消解罐置于超声波清洗器内超声5 min。 用纯水多次冲洗消解罐并定容于50 mL 容量瓶中即为样品消解液，所得样品消解液清澈透明。 同时制备试剂空白。

按照表1 设置好ICP-MS 工作条件， 待仪器稳定后，将标准溶液、试剂空白和样品消解液依次用ICP-MS 进行测定。 工作站自动测定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 根据实验原理，分析电感耦合等离子体质谱法测定貉肝中总砷、硒含量的过程，当测定结果以mg/kg 表示时，对测定结果和有关的参数建立如下函数关系：

式中：X 为貉肝中待测元素含量，mg/kg；ρ1为测定样品消解液中待测元素的质量浓度，ng/mL；ρ2为试剂空白中待测元素的质量浓度，ng/mL；V为样品消解液定容体积，mL；m 为样品称取质量，g；C 为扣除空白后样品消解液中待测元素的质量浓度，ng/mL；1000 为换算系数。

2.2 不确定度来源分析 根据检测方法和数学模型，貉肝中总砷、硒含量检测结果测量不确定度主要来源于样品称量过程引入的不确定度， 样品消解液定容引入的不确定度； 标准物质引入的不确定度（砷、硒标准溶液的不确定度,标准系列溶液配制的不确定度）；标准曲线拟合引入的不确定度；样品测定重复性引入的不确定度。

2.2.1 样品称量过程引入的不确定度urel（m） 电子天平的不确定度u1（m），采用B 类方法评定。电子天平最大允许误差为±0.5 mg，概率分布均匀，取，则标准不确定度g。 电子天平分辨力产生的不确定度u2（m），采用B 类方法评定。电子天平分辨力为0.1 mg，概率分布均匀， 取则标准不确定度u2（m）==0.000029 g。 因此，电子天平产生的标准不 确 定 度 u （m） =

本次称取貉肝样品平均质量m=0.5003 g，则样品称量引入的相对不确定度为

2.2.2 样品消解液定容体积引入的不确定度urel（V） 50 mL A 级容量瓶容量允差产生的不确定度u1（V），根据JJG 196-2006《常用玻璃量器》，20 ℃时，50 mL A 级容量瓶的容量允许误差为±0.05 mL，概率分布均匀，取，则50 mL A级容量瓶容量允差产生的标准不确定度u1（V）=。 温度引入的不确定度u2（V），已知水的膨胀系数为2.1×10-4， 温差为±4 ℃，按95%的置信概率（k=1.96），温度产生的标准不确定度为u2（V）==0.02143 mL。 因此， 由50 mL A 级容量瓶产生的标准不确定度为：u （V）=0.03595mL。

2.2.3 标准物质引入的不确定度

2.2.3.1 标准溶液的不确定度 依据砷、 硒单元素标准溶液（1000 μg/mL）证书，相对扩展不确定度均为0.7%（k=2），则其相对标准不确定度为：urel=0.0035。

2.2.3.2 标准溶液配制的不确定度 依据1.2 标准溶液配制， 该配制过程中每种待测元素标准工作液用到1 mL 单标线吸量管4 次，5 mL 单标线吸量管2 次，10 mL 单标线吸量管1 次，100 mL容量瓶7 次。

依据JJG 196-2006 《常用玻璃量器检定规程》，20 ℃时，1、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、±0.015、±0.020、±0.10 mL， 概率分布均匀， 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 ℃，按95%的置信概率（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，分别计算1、5、10 mL A 级单标线吸量管和100 mL A 级容量瓶引入的标准不确定度，结果见表2。

表2 标准溶液配制过程中玻璃量器引入的不确定度mL

因此， 配制标准工作液过程中1 mL A 级单标线吸量管引入的相对标准不确定度：urel（S2）==0.004065；5 mL A 级单标线吸量管引入的相对标准不确定度：A 级单标线吸量管引入的相对标准不确定度：urel=0.001232；100 mL A 级 容 量 瓶 引 入的相对标准不确定度=0.0007191。

综上所述，标准物质引入的不确定度：

2.2.4 标准曲线的非线性拟合计算引入的不确定度urel（Y） 用在线内标法对混合标准工作溶液进行3 次重复测定， 得到待测溶液与内标溶液响应值的比值的平均值， 用最小二乘法进行拟合， 得到回归方程YAs=3.0206C+8.6945，r=0.9997；YSe=0.1082C+0.005，r=0.9998。 由标准曲线的非线性拟合计算引入的相对标准不确定度按下式计算（欧阳珮珮等，2017；王英民，1988），结果见表3。

表3 标准工作溶液、样品测定相关参数和不确定度计算结果

2.2.5 测量重复性引入的不确定度urel（R） 对样品进行6 次测定，计算待测元素浓度的平均值x，以及标准偏差SD，由测量重复性引入的标准不确定度样品中总砷、硒测定重复性引入的不确定度见表4。

表4 测量重复性引入的不确定度

2.2.6 相对标准不确定度分量列表 由表5 中各相对标准不确定度分量可知， 影响ICP-MS 测定貉肝中总砷、硒含量不确定度的重要因素是标准曲线非线性拟合、标准物质和测量重复性。 因此，在实际测量配制一个适宜的浓度范围（张学玲，2018），控制好ICP-MS 的稳定状态，对样品进行多次的平行测定，可以提供更加准确的结果。

表5 相对标准不确定度分量列表

2.2.7 相对合成标准不确定度及扩展不确定度依 据 公 式 urel（X） =计算相对合成标准不确定度， 得urel（XAs）=0.06487；urel（XSe）=0.01657。

经6 次重复测定，貉肝中总砷、硒平均含量分别为0.0618、0.626 mg/kg。 则合成标准不确定度u（XAs）=0.0618×0.06487=0.004009 mg/kg；u （XSe）=0.626×0.01657=0.01037 mg/kg。

置信概率为95%时，取扩展因子k=2，则扩展不确定度UAs=k×u （XAs）=2×0.004009=0.0080 mg/kg，扩展不确定度USe=k×u（XSe）=2×0.01037=0.021 mg/kg。

则该方法测定貉肝中总砷含量XAs=（0.0618±0.0080）mg/kg，硒含量XSe=（0.626±0.021）mg/kg。

3 小结

通过对ICP-MS 测定貉肝中总砷、 硒含量不确定度的来源进行分析， 得到貉肝中总砷含量为（0.0618±0.0080）mg/kg， 硒含量为（0.626±0.021）mg/kg。 由相对标准不确定度分量可知，影响ICPMS 测定貉肝中总砷、硒含量不确定度的主要因素是标准曲线非线性拟合， 其次是标准物质和测量重复性。因此，在实际测量中使用合格的标准品和经过鉴定的器具，配制一组浓度适宜的标准溶液，并对样品进行多次的平行测定， 可以提供更加准确的结果。