原子荧光法测定生活饮用水中砷的方法验证

2023-03-31李文杨惠雯

中国标准化 2023年14期

李文杨惠雯

摘要：本文采用GB/T 5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》中氢化物原子荧光法对水中砷的方法验证进行研究，通过AQC试验分别对线性关系、精密度、准确度、方法检出限等方面进行验证。结果表明，方法验证各指标均满足评价标准要求，实验室具备氢化物原子荧光法对水中砷的检测条件和能力。

关键词：砷，原子荧光，方法验证，AQC

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.14.033

在实验室引入一个标准检测方法或非标准检测方法之前，应多方验证分析方法的精准度、可操作性等方面，保障测定结果不会存在误差的情况，以证明实验室能够正确应用该分析方法。方法验证就是根据检测项目的要求，对检测内容进行科学设定，并开展相对应的试验活动对方法是否满足相关要求进行测验[1]。在检验检测机构认定过程中，检测方法是审核技术的重点。对于检验检测机构而言，应采取科学合理的检测方法对程序进行控制，在标准方法使用前应进行积极的方法验证活动，以非标准的方式对方法进行准确确认，确保所测定的数据符合相关要求[2]。方法验证是制定质量标准的基础，是实验室常用的质量控制手段之一。方法验证内容相当广泛，主要包括对线性关系、准确度、精密度、方法检出限等方面进行验证[3]。对于验证内容而言，评价活动应根据相关标准方法开展，从而获取的测定值符合标准要求。如果未及时开展标准方法检验活动，可基于其他标准对要求进行评价[4]。精密度偏性试验（AQC）是通过对影响分析测定的各种变异因素及回收率的全面分析，确定实验室测试结果的精密度和准确度，是实验室质量控制的基础实验[5]。本文对氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷进行方法验证，进行简易的AQC试验，从而验证实验室是否具备该方法的检测能力。

1 方法

1.1 方法依据

GB/T 5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》氢化物原子荧光法测定生活饮用水及其水源水中的砷。

1.2 实验原理

在砷还原为砷化氢（AsH3）的过程中，还原剂选择选择使用硼氢化钾（KBH4）。主要原理为：将氩气置放在原子化器中，发生了原子化反应，且在砷空心阴极灯的持续有效照射状态下，基态砷原子被迅速激发，并渐渐地达到高能态。同时，在去火化再回到基态的整个过程中，产生了特征明显、具有一定波长的荧光，且在标准浓度区间内其荧光强度同砷含量之间为正比关系，同标准要求进行定量分析[6]。

1.3 仪器和试剂

AFS-9700原子荧光光度计（北京海光仪器有限公司）；盐酸、氢氧化钠、硫脲、硼氢化钾、抗坏血酸，试剂均为优级纯；砷标准溶液（100 mg/L，B22030246，北京坛墨质检科技有限公司）；超纯水（电导率0.055 μm，25℃）。

1.4 分析步骤

1.4.1 样品制备

分取10 mL水样置于10 mL比色管中，加入1 mL盐酸溶液、1 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液（100 g/L），混匀，待测。

1.4.2 空白样品的制备

分取10 mL超纯水置于10 mL比色管中，加入1mL盐酸、1 mL硫脲-抗坏血酸混合溶液（100 g/L），混匀，待测。

1.4.3 标准溶液制备

1.4.3.1 砷标准贮备液

购买有证砷标准溶液：ρ=10 0 mg/ L，批号：B21060057

1.4.3.2 砷标准中间液

砷标准中间液：ρ=1000 μg/L。移取砷标准贮备液（1.4.3.1）1.0 mL，置于100 mL容量瓶中，并同20 mL（1+1）盐酸溶液进行均匀地混合。

1.4.3.3 40 μg/L砷标准工作液的制备

在50 mL容量瓶中倒入2.00 mL砷标准使用液，并添加5 mL盐酸，制作成10 mL硫脲-抗坏血酸混合溶液，室温静置30 min（室温低于15℃时，置于30℃水浴锅中保温30 min），用超纯水定容至标线，混匀。

1.4.4 测定

1.4.4.1 一系列校准溶液测定

调节仪器，设置标曲浓度点为2.0 μg / L、5.0μg/L、10.0 μg/L、15.0 μg/L、20.0 μg/L、40 μg/L，将40 μg/L砷标准工作液倒入测试仪器，仪器自动将所配置的标准工作液稀释至相应设定浓度，校准曲线荧光强度与其对应的浓度的关系建立标准曲线。

1.4.4.2 空白样品的测定

将制备好的空白样品（1.4.2），按照与建立的校准曲线相同条件进行测定。

1.4.4.3 样品测定

将制备好的试料（1.4.1）与建立校准曲线相同的条件进行测定。

1.5 仪器条件

砷灯电流：45 mA；负高压300 V；原子化高度：10 mm；载气流量：500 mL/min；屏蔽气流量：1000mL/min；进样体积：0.5 mL；载流：10%盐酸溶液；还原剂：硼氢化钾的氢氧化钠溶液。

打开机器，根据实际情况对仪器各项要求进行设定，将原子化器炉丝予以点燃，平稳半小时后便可以进行测定，基于实际结果对标准曲线进行绘制，再根据方程式Y=aX+b 开展计算活动。基于测定的荧光强度，参照标准曲线，确定样品中砷元素的具体浓度。

1.6 计算

以所测样品的荧光强度Y，从标准曲线的回归方程Y=aX+b中得到样品中砷的浓度（μg/L）。

2 验证内容与分析

依据GB/T 5750.6-2006中第6.1氢化物原子荧光法测砷的方法进行简易的AQC试验，一般连续进行五天，要求每天：做一根校准曲线；0.3C和0.8C自控样（做平行样），0.3C则是分析方法测定上限C的0.3倍的标准溶液，0.8C则是0.8倍的标准溶液；按照标准获取水样，开展测定活动，并进行加标回收处理[7]。试验结束后，计算每天的标准曲线，根据其他试验数据进行精密度和加标回收率的计算，再用5天测定的空白值计算方法检出限。

2.1 标准曲线试验

线性关系是检测仪器的响应值与样品中目标物浓度在一定范围内成正比关系，是分光光度法进行定量检测的基础。验证方法的线性是对需要绘制标准曲线进行定量地分析项目的质量控制手段。

基于《生活饮用水标准检验方法水质分析质量控制》相关规定，标准曲线系数往往超过了0.999。对标准曲线进行5天内的测定，其数值均超过了0.999，这符合了相关要求规定，标准曲线测定数据如表1所示。

2.2 精密度

精密度表征在独立测试结果间的一致程度，通常用相对标准偏差RSD表示。用标准物质配置0.3C、0.8C两个梯度的标准溶液进行测定，0.3C和0.8C标准溶液的变异系数（相对标准偏差）分别为0.97%、0.29%，满足GB/T 5750.3-2006中相对标准偏差＜5%要求，测定数据及结果如表2所示。对于低浓度测定结果而言，其偏差较为明显；对于高浓度测定结果而言，其偏差相对较小。基于此，针对低浓度样品，检测过程中应适当地增加检测次数，避免出现误差，且可把样品浓度尽量控制在标准曲线的上下段区间内。

2.3 准确度

准确度是指测定结果与真值之间一致或接近的程度[8]。准确度的验证是对定量结果的分析方法的必要的质控手段。准确度的验证方式通常有两种：一种通过带证书的标准物质进行验证；一种是通过加标回收份方式进行验证。

在AQC试验中，采用了加标回收的方法进行验证。连续五天，每天取2份10 mL水样，准确移取浓度为100 mg/L的砷标准溶液0.5 mL分别加入两份水样中，按1.4.1步骤处理样品，测定。按照式（1）、（2）进行加标回收计算：

由表3可以看出，对于AQC试验而言，其加标回收率均符合《生活饮用水标准检验方法金属指标》中所提到的加标回收率。

另外，参照《生活饮用水标准检验方法水质分析与控制》重点分析了标准样品，对测定值、保证值进行测定，并对比两者之间的误差，对正确度的方法进行认真地评价。实验使用水中砷标准样品（由北京坛墨质检生产，编号为B22020295），标准值为：19.5 μg/L，扩展不确定度（k=2）：1.7 μg/L 。按照作业指导书稀释25倍后再平行测定6次，结果分别为：20.53 μg/L、20.49 μg/L、20.72 μg/L、20.83μg/L、20.90 μg/L和20.85 μg/L，平均值为20.7μg/L，相对误差控制在6.2%。这些结果均符合《水和废水监测分析方法》（第四版）中所提到的相关要求，如砷室内测定误差不得超过15%[9]。

2.4 方法检出限及测定下限

方法检出限则是针对待测样品实际情况，以特定分析方法，对其最小量及浓度进行准确地判断分析，定性作用明显。开展新的监测项目前，应通过实验确定方法检出限，并同相关方法规定及要求相吻合。对于方法检出限而言，其具体计算方法、评价方式比较多，这里选择使用全程序空白检测方式，对防线检出限进行相对应的估算，反复测量十次空白溶液，且参照公式（3）计算分析結果。

MDL = 2.896×S （ 3）

式中：MDL表示方法检出限；S 表示批次内的一种标准偏差。这里，参照《环境监测分析方法标准制订技术导则》，采用其所规定的下限标准，具体为：以四倍的方法对下限进行测定，具体结果如表4所示[10]。

由表4可知，砷元素的浓度平均值为 0 .1678μg/L，标准偏差为 0.0131 μg/L，砷元素的方法检出限为0.04 μg/L，测定下限为 0.16 μg/L。为了能够高效率使用与计算数据，将测定下限的结果确定为0.2 μg/L。对于标准方法而言，其指出氢化物原子荧光法测定砷的最低浓度确定为1.0 μg/L，这一结果同方案要求相吻合。

精密度偏行实验是环境监测实验员培训工具之一，也是方法验证的途径之一。通过连续五天的试验，分析了《生活饮用水标准检验方法金属指标》（GB/T 5750.6—2006）中的氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的线性关系、精密度、准确度、检出限等各方面的指标，实验表明：标准曲线相关系数0.999以上；低、高浓度梯度样品的精密度相对标准偏差分别为 0.97%、0.29%；加标回收率均在85.0%～116%范围内；标准样品测试的相对误差为2.97%。方法检出限为0.04 μg/L，测定下限为 0.2μg/L。综上，实验室具备开展生活饮用水中砷的检测能力。

参考文献

[1]刘崇华，董夫银，等.化学检测实验室质量控制技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2]国家认证认可监督管理委员会.检验检测机构资质认定能力评价检验检测机构通用要求：RB/T 214—2017[S].北京：中国标准出版社，2018.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.化学分析方法验证确认和内部质量控制要求：GB/T 32465—2015[S].北京：中国标准出版社，2016.

[4]李木子.原子荧光法测定生活饮用水中硒的方法验证[J].分析检测，2022，2（53）：178-182.

[5]师培. 水质氨A Q C 实验的探讨[ J ] . 环境科学与管理，2008（8）：131-133.

[6]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.生活饮用水标准检验方法金属指标：GB/T 5750.6—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[7]袁力.江苏省环境监测分析人员上岗操作考核及其管理[J].环境监测管理与技术，2005（3）：3-4.

[8]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.生活饮用水标准检验方法水质分析质量控制：GB/T5750.3—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[9]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4 版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[10]环境保护部.环境监测分析方法标准制修订技术导则：HJ168-2020[S].北京：中国环境科学出版社，2020.

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