氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度评定.pdf

作者简介 方跃强(1963-),男,大学本科,主管技师,主要从事卫生监测研究。【经验交流】氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度评定方跃强1,马冰洁1,徐群英2,韩朝3(11浙江省疾病预防控制中心,杭州 310009;21杭州市卫生监督所,杭州 310006;31中国计量学院,杭州 310018)摘要 目的:评定氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的测量不确定度,用于定量说明测定结果的可信程度。方法:应用测量不确定度评定理论,结合实验方法,确定和计算测定过程各不确定度分量,分析氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度。结果:得出该法测定水中砷含量为17128g/L时的扩展不确定度为1150g/L;不确定度最主要的来源是绘制工作曲线中产生。结论:测量不确定度与被测量的测量结果同时给出,才能说明测定结果的可信程度,更加科学。关键词 不确定度;原子荧光光谱法;生活饮用水;砷中图分类号O657131文献标识码C文章编号1004-8685(2008)03-0542-03 在给定实验条件下,对任一被测量Q的任一个测量结果qi都只是一个估计值,qi与Q真值之间必然存在差异,这个差异应该有必要给予定量说明(不确定度说明),并且与被测量的测量结果同时给出,用以定量说明测定结果qi的可信程度,对用于仲裁的测量数据则显得尤为重要。砷属类金属元素,具有两性元素的性质,非金属性更强些,砷的主要化合物为砷的氢化物、氧化物、硫化物和有机砷,砷化合物的毒性与其在水中的溶解度有关,三氧化二砷易溶于水,毒性极大,三价砷化合物的毒性大于五价砷化合物。砷的最大用途是制造农药,砷用于有色金属合金中提高合金的硬度,加入钢中以增加钢的耐热性,此外还用于玻璃、颜料、染料、涂料、半导体及医药中,随着现代工农业生产的发展,砷对环境的污染日趋严重。自2007年7月1日实施的生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)将砷列为第1个毒理指标,并定限值为0101 mg/L;生活饮用水标准检验方法(GB/T575016-2006)将氢化物原子荧光法测定生活饮用水及其水源水中砷定为第一法。笔者根据国家计量技术规范JJF1059-1999测量不确定度评定与表示,对用该法测量产生的不确定度原因进行分析,评定其不确定度,为实验室管理和出具科学报告提供依据。1 材料与方法111 仪器AFS-9130型双道原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司);砷空心阴极灯。112 试剂砷标准液:1000g/ml,编号GBW08611,国家标准物质研究中心提供。氢氧化钾、硼氢化钾、硫脲、抗坏血酸为分析纯,盐酸、硝酸为优级纯。实验用水为去离了水。113 仪器条件砷灯电流:60 mA;负高压:270 V;原子化器高度:815 mm;载气流量:400 ml/min;屏蔽气流量:1000 ml/min;进样体积:015 ml;载流:盐酸溶液(595)。114 测定方法开机,设定仪器最佳工作条件,点燃原子化器,稳定30 min后开始测定标准系列及样品荧光强度,绘制标准曲线,计算回归方程(y=a+bx)。式中:y 荧光强度(A)b 斜率x 标准浓度,mg/La 截距115 数学模型根据氢化物原子荧光法测量过程,水样中砷含量计算公式:c=cxV2V1式中:c 水样中砷的含量,g/mlcx 试样中砷的含量(g/ml),由试样荧光强度Y在工作曲线上计算求得V1取水样体积,mlV2 样品测试定容体积,ml当水样不经稀释,直接测量时,c=cx2 不确定度来源分析根据测试过程和计算方法,测量不确定度主要来源:(1)取样产生的不确定度;(2)绘制标准曲线求X及配制标准溶液系列(或标准物质)产生的不确定度;(3)测量重复性产生的不确定度;(4)如有稀释还应考虑V1,V2输入量。3 不确定度分量计算311 取样体积产生的不确定u(V1)10 ml A级刻度移液管的最大允许误差(MPE)为 0105 ml,按矩形分布估计采用B类评定k=3,由MPE系统效应导致的不确定度分量u(V1)245中国卫生检验杂志2008年3月 第18卷 第3期 Chinese Journal of Health Laboratory Technology,Mar 2008;Vol 18No 3 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/u(V1)=|MPE|k=01053=010289 ml其相对不确定度分量urel(V1)=u(v1)v1=01028910=0100289312 测量溶液浓度的不确定度31211 绘制标准曲线求X产生的不确定度评定u(cx)根据回归方程y=a+bx,由样品测得荧光强度反推样品浓度的计算公式为x=y-ab。式中y-荧光强度(A);a-工作曲线截距;b-工作曲线斜率;x-测试液中砷的浓度(g/L)。配制浓度为:110、510、1010、2010、4010、5010(g/L)标准系列,每一个标准液测量2次,结果见表1。表1 工作曲线砷浓度与对应吸光度序号砷标准浓度xi(g/L)荧光强度yi(A)a+bxi yi-(a+bxi)2(xi-x)21234567891011121101105105101010101020102010401040105010501025228710528811271115171911012511661260131236012323431734535195451816555651455573198-28719173287191737201596172015961126114446126114446234311416234311416450615356450615356558812326558812326-017522010411821557221238395173841128732921014101346286512069146175875191046920311366220911239400400256256121121113613618418413960r=0199998,a=17917476,b=10811697样品水样在重复性试验中重复测量10次,结果见表2。表2 水样重复性试验测量结果重复次数12345荧光强度yi(A)20211342030140203517620181352084183浓度ci(g/L)17.0217111171161710017161重复次数678910荧光强度yi(A)20191982075131204717820651122094188浓度ci(g/L)1710117152171271714317170c=10i=1ci=17128g/L则由工作曲线变动性引起的浓度cx的不确定度分量u(cx)为:u(cx)=sy/xb1p+1n+(c-x)2ni=1(xi-x)2=0105662g/L其中 sy/x=ni=1 yi-(a+bxi)2n-2=1411714x=ni=1xin=2110g/L式中:sy/x 工作由线变动性标准差x 标准系列浓度的平均值p 被测样品溶液测量次数p=52=10n 标准系列浓度测量次数n=62=12从而求得被测样品量的不确定度。31212 标准溶液不确定度分量u(cs)标准溶液的不确定度分量是由标准液浓度的不确定度和分取标准溶液的体积及溶液稀释体积的不确定度构成。3121211 标准溶液浓度的不确定度分量u(cs0):砷标准溶液(GBW08611)标准值cs0=1000g/ml,其证书上给出的扩展不确定度U=1g/ml,k=2,其标准不确定度u(cs0)=Uk=12=015g/ml,相对标准不确定度urel(cs0)=u(cs1)cs0=0151000=0100053121212 由标准溶液逐级稀释产生的不确定度分量u(cs1):用10 mlA级大肚移液管(MPE=01020 ml),100 mlA级容量瓶(MPE=0110 ml),分3次将1000g/ml的砷标准溶液逐级稀释成11000g/L标准应用液;cs1=cs0V1V3V5/(V2V4V6)由于在3次稀释中使用不同的移液管和容量瓶,相关系数r=0,可直接用方和根计算而不必求灵敏系数。u2rel(cs1)=u2rel(cs0)+6k=1u2rel(Vk)urel(cs1)=u2rel(cs0)+6k=1u2rel(Vk)=0100052+0102/31023+0110/310023=0100229再用10 ml A级滴定管(MPE=01025 ml)分取0110、0150、1100、2100、41005100 ml定容至100 ml,按三角分布进行评定标准不确定度为010256=010102,6次移取标准应用液的相对标准不确定度可用其均方根计算:urel(cs2)=0101020112+0101020152+01010212+01010222+01010242+010102526=0104273121213 标准溶液相对标准不确定度分量u(cs):urel(cs)=u2rel(cs1)+u2rel(cs2)=01002292+0104272=010428313 测量重复性不确定度分量评定对样品进行10次重复测定,计算标准差:s=10i=1(ci-c)10-1=01264g/L标准不确定度u(s):u(s)=sn=0126410=010835g/Lurel(s)=u(s)x=010835171283=0100483(下转第563页)345中国卫生检验杂志2008年3月 第18卷 第3期 Chinese Journal of Health Laboratory Technology,Mar 2008;Vol 18No 3 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/140天5,6。国内抗-HCV阳性血清,HCV-RNA定性检测阳性率8611%,法国实验室检测HCV-RNA的质量控制分析,不同家检测单位符合率为5313%100%7。上海有些学者研究结果认为肝细胞癌组织中的HCV-RNA阳性率达44121%,明显高于肝细胞癌患者血清中HCV-RNA阳性率9152%。许多人正尝试把蛋白芯片技术应用于临床8,9。在筛查丙肝病毒感染时,建议目前要同时检测抗-HCV、HCV-RNA,以求尽可能的减少漏诊。参考文献1李红霞,满永,周汉帮,等 1北京部分人群血压、血糖、血脂异常的知晓率,治疗率和达标率的调查J 1北京医学,2007,29:57-5912 Johnsson JR,Hickman I J,CloustonAD,et al1Fibrosis in chronic hep2atitis C correlates significantlywith circulating C-peptide and insulinlevelsJ 1Hepatology,2002,36:27213 Bourlet T,Levy R,Laporte S,et al1Multicenter quality control for thedetection of hepatitis C virus RNA in seminal plasma specimensJ.ClinMicrobiol,2003,41:789-79314 徐皖苏,王丽,耿大影,等 1两种方法检测HCV-RNA的结果分析J 1国际检验与医学杂志,2006,27(6):489-49015 王露楠,吴健民,李金明,等 1丙型肝炎病毒核酸监测的国家标准物质的研制J 1中华检验医学杂志,2006,29(4):354-35716 谢尧,赵辉,鸥蔚妮,等 1不同感染途径慢性丙型肝炎患者HCV基因型分布的差异J 1中华实验和临床病毒学杂志,2004,18(3):247-25017 Laperche S,LeMarrecN,SinonN,et al1A new HCV core antigen as2say based on disassociation of immune complexes an alternative to mo2lecular biology in the diagnosisof earlyHCV infection TransfusionJ.ClinMicrobiol,2003,43:958-96218 孙爱农,隋鲁怀,查勇,等 128098名献血者HCV-RNA检测及部分阳性者的随访调查J 1中国输血杂志,2005,18(2):91-9319 王雅杰,张锟,方芳,等 1激光共聚焦扫描仪检测丙型肝炎蛋白芯片的临床应用J 1中华检验医学杂志,2006,29(6):508-5111(收稿日期:2007-10-22)(上接第543页)4 合成标准不确定评定各不确定度分量相互独立,我们采用相对标准不确定度用方和根合成urel(c)=u2rel(V1)+u2rel(cx)+u2rel(cs)+u2rel(s)=01002892+01003282+0104282+01004832=010433u(c)=urel(c)c=010433171283=01748g/L5 扩展不确定度评定根据JJF 1135-2005和EURACHEM/CITAC量化分析测量不确定度指南,在化学分析结果不确定度的评定中,推荐采用k=2计算扩展不确定度UU=ku(c)=201748=1150g/L6 分析结果表示测量水样中砷浓度=(171281150)g/L,k=2量值和测量结果的标准不确定不确定度来源评定方法标准不确定度相对标准不确定度取样体积B类010289 ml0100289样品溶液浓度标准曲线求样品浓度A类0105662g/L0100328标准溶液浓度及稀释B类0150g/ml0100229分取体积 B类-010427010428测量重复性sA类010835g/L0100483合成不确定度合成01748g/L010433扩展不确定度扩展1150g/L-7 讨论通过对用氢化物原子荧光法测定生活饮用水及其水源水中砷的不确定度进行分析评定,得到其最主要的不确定度来源是绘制工作曲线,在移取标准溶液体积时,量小引入相对不确定度就大,故在绘制工作曲线时宜采用适中浓度的标准溶液。工作曲线是通过多个标准溶液测量和用最小二乘法拟合成y=a+bx,各标准溶液稀释在数个同体积的容量瓶中,各容量瓶的体积误差、稀释重复性的不确定度已包括在工作曲线的变动性中,不再评定。仪器变动性不确定度已在测量重复性不确定度分量中包含,不再评定。在体积的测量中,温度T是个影响量,玻璃量器的体积一般是指20 下的,由于温度的变化 T,可通过体胀系数,计算体积的变化VV=T V一般所测液体的体胀系数大大超过玻璃量器的体胀系数0,因此可忽略玻璃量器体积变化,以液体的 V作为分散区间半宽,按均匀分布评定其不确定度u(V)=V3随着实验室条件的改善,环境状态(温度,温度,气压)能调节控制,其产生的影响可忽略参考文献1 JJF1059-19991测量不确定度评定与表示 S12 CS M01010102-20061中国金属学会分析测试分会发布分光光度法测量结果不确定度评定规范 S13 李慎安 1化学实验室测量不确定度M 1北京:化学工业出版社,200714 GB5749-20061生活饮用水卫生标准 S15 JJG196-19901基本玻璃量器 S1(收稿日期:2007-11-14)365中国卫生检验杂志2008年3月 第18卷 第3期 Chinese Journal of Health Laboratory Technology,Mar 2008;Vol 18No 3 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/