石墨炉原子吸收法测定水产品中镉的不确定度

2023-01-12胡月任娣王鹭黄姗朱晓华

食品工业 2022年12期

胡月，任娣，王鹭，黄姗，朱晓华*

1.江苏省淡水水产研究所（南京 210017）；2.江苏省水产质量检测中心（南京 210017）；3.农业农村部渔业产品质量监督检验测试中心（南京）（南京 210017）

重金属在环境中无处不在，难以降解，具有生物蓄积性和生态毒性效应，其中，镉（Cd）作为典型的难降解污染物受到广泛重视，即使在较低浓度下，其毒性也不容忽视[1-3]。由于污水排放、采矿、冶炼等原因，镉进入环境中，经由食物链在水产品中积累富集，对人体健康造成不良影响[4-5]。水产品中的镉污染屡见不鲜，盐城地区水产品镉超标率为31.8%[6]。绍兴地区常见水产品镉的总体检出率为87.57%，超标率为14.86%，平均值为0.50 mg/kg，海洋甲壳类的镉超标情况最为严重[7]。深圳、上海、广东等地的水产品重金属含量调研中也发现镉污染程度和暴露水平偏高的问题[8-10]。

在镉含量的定量分析中，测量结果的质量至关重要，而不确定度就是对质量的定量表征，不确定度大小决定测量结果的可靠性[11]。因此，针对普遍使用的石墨炉原子吸收光谱法[12-13]，评定其测定水产品中镉含量的不确定度。根据GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》石墨炉原子吸收光谱法[14]和测量不确定度评定的相关要求[15]，建立水产品中镉测量不确定度的模型，分析量化影响测量结果的主要因素，并提出减少不确定度的对应措施，从而提升水产品镉含量测定的可信度和准确性。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

大虾成分分析标准物质（GBW 10050，中国地质科学院地球物理化学勘查研究所，镉含量0.039±0.002 mg/kg）；镉单元素标准溶液（100 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硝酸、过氧化氢、磷酸二氢铵（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；硝酸镁（试剂级，美国Sigma-Aldrich）。

AA 280 DUO原子吸收光谱仪（Agilent，美国）；Milli-Q Integral 5超纯水仪（Millipore，美国）；TE612-L电子天平（Sartorius，德国）；MARS 6微波消解仪（CEM，美国）；EH 20A plus赶酸仪（LabTech，美国）。

试验所用器皿均预先用10%硝酸浸泡24 h以上，使用前用超纯水冲洗多遍。

1.2 试验方法

镉含量测定参照GB 5009.15—2014《食品中镉的测定》中石墨炉原子吸收光谱测定法[14]。

1.2.1 标准溶液的配制

移取1.00 mL镉标准储备液（100 mg/L），用5%硝酸溶液稀释并定容至100 mL，配成1.00 mg/L的镉中间液。移取1.00 mL中间液（1.00 mg/L），用5%硝酸溶液稀释并定容至100 mL，配制成10 μg/L的中间液。移取适量10 μg/L中间液，定容至10 mL，配制成3.00 μg/L的标准工作液，用作石墨炉原子吸收光谱仪自动进样的母液。

1.2.2 样品前处理

准确称取0.5 g左右（精确至0.000 1 g）样品，放入微波消解罐中，加入6.0 mL硝酸，2.0 mL过氧化氢，按照微波消解程序进行消解。微波消解程序：功率1 000 W，在20 min内升至210 ℃；保持35 min。消解完成后，140 ℃赶酸2～3 h，至样液剩1 mL左右结束赶酸，冷却样液至室温。用超纯水少量多次洗涤消解管，洗涤液分次转入10 mL容量瓶中，最终超纯水定容至10 mL，混匀后待测。同时制备试剂空白。

1.2.3 样品检测方法

预热20 min，并调整原子吸收光谱仪至最佳工作状态。仪器工作条件为：波长228.8 nm，狭缝0.5 nm，灯电流4.0 mA，干燥温度85，95和120 ℃，时间5，40和10 s，灰化温度250 ℃、8 s，原子化温度1 800 ℃、2 s，除残温度1 800 ℃、2 s。

1.3 镉含量的数学模型

式中：X为样品中镉含量，mg/kg；c为样液中镉质量浓度，μg/L；c0为样液空白中镉质量浓度，μg/L；V为定容体积，mL；m为称样质量，g。

2 结果和分析

2.1 不确定度来源分析

依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[15]和检测方法，水产品中镉测定的不确定度分量主要来源有：称量过程（B类评定）、标准溶液配制（B类评定）、定容体积（B类评定）、标准曲线拟合（A类评定）、测量结果的重复性（A类评定）及方法回收率（A类评定）。

2.1.1 称量过程引入的不确定度urel(m)

称取0.500 0 g样品所使用的万分之一天平，其允许差为±0.000 5 g。按均匀分布处理，，故称量过程引入的不确定度urel(m)=u(m)/0.500 0=0.000 833。

2.1.2 标准溶液配制引入的不确定度urel(ρb)

2.1.2.1 标准物质引入的不确定度

根据镉单元素标准溶液证书，其质量浓度为100±0.5 mg/L，相对不确定度urel(ρs)=0.5/100=0.005。

2.1.2.2 标准溶液配制引入的不确定度

根据JJG 646—2006《移液器检定规程》[16]，1 mL移液器最大误差为±0.01 mL，按矩形分布，则u(P1mL)==0.005 77，相对不确定度urel(P1mL)=0.005 77，同理urel(P5mL)=0.005 77。

2.1.3 定容体积引入的不确定度urel(V)

同2.1.2计算，urel(V)=urel(F10mL)=0.001 30。

2.1.4 曲线拟合引入的不确定度urel(Y)

按照试验方法测定，标准曲线每个点测定3次，采用最小二乘法对数据进行拟合，得到标准曲线y=0.075 4x+0.012 64，r=0.999 2。

式中：p为标准溶液测定总次数（p=18）；b为拟合曲线斜率；n为测试样品的测量次数（n=6）；ρ为被测样品溶液的质量浓度估计值，用被测样品溶液质量浓度的平均值表示，即ρ=1.262 μg/L；为标准线拟合时全部ρi值的平均值，即=1.5 μg/L，标准曲线拟合所引入的不确定度计算结果见表1。

表1 标准系列溶液测定结果

2.1.5 测量结果的重复性引入的不确定度urel(X)

对样品进行6次重复性测定，使用贝塞尔公式计算标准偏差s。urel(X)计算公式为urel(X)=（n=6），计算结果如表2所示。

2.1.6 方法回收率引入的不确定度urel(R)

回收率偏差s(R)=R/C。其中，R为极差，C为极差系数，由表[15]可知n=6时，C=2.53。urel(R)=（n=6），计算结果如表2所示。

表2 GBW 10050测定结果的重复性及方法回收率引入的不确定度

3 讨论

相对合成不确定度urel为各分量平方之和的算术平方根，urel=0.036 8，u=urel×X。扩展不确定度U=k×u，当k=2时，U=0.002 8 mg/kg，镉含量测定结果表示为0.037 9±0.002 8 mg/kg。

由表3可知，石墨炉原子吸收法测定水产品中镉含量时，不确定度主要来源于曲线拟合和标准溶液配制。建议在使用检定合格的称量和定容器具的基础上：（1）选取低浓度标准物质作为储备液，减少稀释次数；（2）使用大体积容量瓶，准确配制标准溶液；（3）增加标准溶液测量次数，调试仪器性能，提高灵敏度，使标准曲线R值尽可能接近1，减少曲线拟合引入的不确定度，以提高检测准确度。