蔡瑋，林青，劉輝，吳紅，姜蓬勃，趙少雷，趙海波

（1.北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，北京 100029； 2.北京普立泰科儀器有限公司，北京 100095）

烷基汞（甲基汞、乙基汞等有機(jī)物）是一類劇毒且致癌的汞類化合物，易在食物鏈中富集并對(duì)人體生命產(chǎn)生嚴(yán)重威脅［1-2］。2013 年10 月，包括中國(guó)在內(nèi)的87 個(gè)國(guó)家和地區(qū)共同簽署了《關(guān)于汞的水俁公約》，隨后我國(guó)實(shí)施了一系列致力于減少烷基汞污染的措施，并推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。我國(guó)污水排放、工業(yè)廢水排放、土壤中污染、食品中污染物限量等標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)烷基汞含量做出了嚴(yán)格的限量要求，然而所采用的氣相色譜、液相色譜-原子熒光等方法樣品處理復(fù)雜、檢出限高、重現(xiàn)性差，不利于對(duì)烷基汞的監(jiān)管［3-6］。2018 年11 月，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了HJ 977—2018 《水質(zhì) 烷基汞的測(cè)定 吹掃捕集/氣相色譜-冷原子熒光光譜法》，該新方法克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，大有逐漸替代氣相色譜法等傳統(tǒng)方法的趨勢(shì)［7］。

烷基汞分析儀主要由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、吹掃捕集系統(tǒng)、分離裂解系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成［8］。其工作原理是通過衍生化的方式使烷基汞轉(zhuǎn)化成具有揮發(fā)性的物質(zhì)，進(jìn)而通過吹掃捕集技術(shù)，將其通過捕集阱富集，然后迅速加熱捕集阱，烷基汞衍生物在高溫下被解析，并隨載氣進(jìn)入色譜柱進(jìn)行還原和分離，最后通過冷原子熒光檢測(cè)器進(jìn)行定量分析［7-9］。烷基汞分析儀由于滿足HJ 977—2018 方法的要求，很快成為了檢測(cè)分析實(shí)驗(yàn)室的首選之一。

近幾年，國(guó)內(nèi)采購?fù)榛瘍x器數(shù)量大幅增長(zhǎng)，且由進(jìn)口品牌壟斷變?yōu)楫?dāng)前國(guó)產(chǎn)品牌占據(jù)一定地位的局面，儀器的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到進(jìn)出口魚類、大米等食品，血液、尿液等生物樣品，以及土壤、水質(zhì)等環(huán)境樣品［10-14］。可見，烷基汞分析儀勢(shì)必成為環(huán)境監(jiān)測(cè)、貿(mào)易結(jié)算等民生工作中的重要器具。然而，國(guó)家尚未有相關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)只是針對(duì)自家生產(chǎn)的儀器提供使用說明書、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，儀器的使用條件、測(cè)量方法及技術(shù)指標(biāo)均沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性和可溯源性得不到有效保證，這給用戶帶來較多困擾。

筆者建立了烷基汞分析儀線性誤差、檢出限的校準(zhǔn)方法，并對(duì)線性誤差不確定度進(jìn)行評(píng)定，對(duì)烷基汞分析儀校準(zhǔn)工作提出若干建議，為烷基汞分析儀的溯源及環(huán)境中烷基汞的分析提供計(jì)量保證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

全自動(dòng)烷基汞分析儀：MMA（WMA）72 型，北京普立泰科儀器有限公司。

電子天平：XPE205DR 型，感量為0.01 mg，德國(guó)梅特勒-托利多集團(tuán)。

甲基汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為76.3 μg/g，U=2.9 μg/g（k=2），標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GBW 08675，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

可調(diào)移液器：10～100 μL，德國(guó)艾本德公司。

容量瓶：A 級(jí)，50、100 mL，德國(guó)普蘭德公司。

分度吸量管：A 級(jí)，1、5 mL，德國(guó)普蘭德公司。

四丙基硼化鈉：純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不小于98%，美國(guó)BOC Sciences 公司。

氫氧化鉀：純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不小于85%，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

冰乙酸：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

乙酸鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

甲醇：色譜純，德國(guó)默克公司。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

光電倍增管（PMT）：600 V；載氣：高純氮?dú)?、高純氬氣；吹掃流量?20 mL/min；吹掃時(shí)間：5 min；干燥流量：150 mL/min；干燥時(shí)間：2 min；載氣流量：50 mL/min；色譜填充柱：OV-3 柱（340 mm，1.59 mm，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

1.3 溶液配制

乙酸-乙酸鈉緩沖溶液：稱取25.7 g 乙酸鈉溶于80 mL 水中，加入1.06 mL 冰乙酸，用水稀釋至100 mL，待用。

四丙基硼酸鈉溶液（衍生化試劑）配制：稱取97 g 超純水至燒杯中；稱取2 g KOH，用水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% KOH 溶液，放置于冰箱中冷凍。當(dāng)KOH 溶液中出現(xiàn)大量冰晶時(shí)，將四丙基硼酸鈉（1 g）加入至2% KOH 溶液中，混勻，再將溶液快速轉(zhuǎn)移至干凈的小瓶中，蓋緊瓶蓋后，冷凍保存。

甲基汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：采用電子天平精確稱量0.655 31 g 甲基汞溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用甲醇定容至50 mL，得質(zhì)量濃度為1.00 μg/mL 的甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液1。采用分度吸量管，取1.00 μg/mL 甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL，用甲醇定容至100 mL，得質(zhì)量濃度為10.0 ng/mL 的甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液2。采用分度吸量管，取10.0 ng/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL，用甲醇定容至50 mL，得質(zhì)量濃度為1.00 ng/mL 的甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液3。采用分度吸量管，取10.0 ng/mL 甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液500 μL，用甲醇定容至50 mL，得質(zhì)量濃度為0.10 ng/mL 的甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液4。以上配制的甲基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液溶解均勻后，分別立刻轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)液瓶中，得甲基汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，旋緊瓶蓋，冷藏，待用。

甲基汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別在40 mL 進(jìn)樣瓶中加入少量純水和300 μL 的緩沖溶液，然后選用移液器分別移取相應(yīng)體積的甲基汞溶液母液至進(jìn)樣瓶中，分別加入50 μL 的衍生化試劑，加入超純水至滿，加蓋密封，混勻反應(yīng)20 min，得到表1 中相應(yīng)質(zhì)量濃度的甲基汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，配制完成后，迅速蓋緊瓶蓋，混勻，待用。

表1 甲基汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度

1.4 校準(zhǔn)方法

1.4.1 線性誤差校準(zhǔn)方法

在儀器正常工作狀態(tài)下，對(duì)配制的甲基汞含量分別為0、5.0、10、50、100 pg 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，每個(gè)濃度點(diǎn)分別進(jìn)行3 次測(cè)量，取峰高的算數(shù)平均值后，按照公式(1)進(jìn)行線性擬合。

1.4.2 檢出限校準(zhǔn)方法

將甲基汞含量為0.5 pg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行11 次的重復(fù)測(cè)定，按公式(4)計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)合公式(1)，按公式(5)計(jì)算儀器的檢出限：

2 校準(zhǔn)結(jié)果

2.1 線性誤差

按照1.4.1 方法，采用烷基汞分析儀測(cè)量甲基汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，并進(jìn)行線性擬合，線性方程為y=277.989 6x+32.672 3，相關(guān)系數(shù)為0.999 9，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及線性誤差結(jié)果見表2。由表2 可知，在甲基汞理論含量為5.0 pg 時(shí)，線性誤差達(dá)到的最大值為2.0%。

表2 線性誤差試驗(yàn)結(jié)果

2.2 檢出限

按照1.4.2 方法，對(duì)甲基汞含量為0.5 pg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定11 次，峰面積分別為145.23、143.51、138.12、146.47、148.44、132.66、155.45、149.23、155.76、145.03、134.25，標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.58，則儀器檢出限為0.08 pg。

2.3 定量重復(fù)性

按照1.4.3 方法，甲基汞含量為50 pg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行7 次重復(fù)測(cè)定，峰面積分別為13 906.50、13 930.13、13 882.41、13 896.58、14 192.14、13 953.65、13 805.74，則儀器重復(fù)性為0.87%。

3 線性誤差測(cè)量不確定度分析

3.1 數(shù)學(xué)模型

線性誤差計(jì)算公式見1.4 中公式(3)。對(duì)公式(3)求導(dǎo)，可得u(xi)的靈敏系數(shù)：

最終得到線性誤差校準(zhǔn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度的數(shù)學(xué)模型見公式(7)：

3.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

不確定度分量u(xsi)，即標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程引入的不確定度；不確定度分量u(xi)，即線性回歸引入的不確定度。選取xi=5.10 pg 的線性誤差測(cè)量結(jié)果，對(duì)其不確定度進(jìn)行分析計(jì)算。

3.2.1 溶液配制過程引入的不確定度分量

結(jié)合1.3 中所述，甲基汞含量為5.0 pg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程涉及1 次天平稱量操作，1 次分度吸量管移液操作，2 次可調(diào)移液器移液操作，3 次容量瓶定容操作。

有證甲基汞溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度采用證書中所給值。天平稱量引入的不確定度來源考慮天平稱量準(zhǔn)確性和重復(fù)性兩個(gè)因素，稱重的最大允差和重復(fù)性由電子天平檢定證書可知，取均勻分布計(jì)算。吸量管移取體積和容量瓶定容體積引入的不確定來源考慮器具最大允差、重復(fù)性和溫度影響3 個(gè)因素，均取均勻分布計(jì)算。

以上各因素引入的不確定度分量見表3。

表3 溶液配制過程不確定度分量表

由表3 可知，溶液配制過程中引入的不確定度分量為u(xsi)=2.78×5.0=0.11 pg。

3.2.2 線性誤差引入的不確定度分量

根據(jù)CNAS GL006—2019 《化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南》中線性最小二乘法擬合校準(zhǔn)曲線的不確定度評(píng)定方法［13-14］，甲基汞含量為xi的不確定度按照式(8)、式(9)進(jìn)行計(jì)算：

3.2.3 不確定評(píng)定結(jié)果

將xi=5.10 pg 處線性誤差不確定度分析結(jié)果代入公式（7），可得uc(Δxi)=2.16%。

取k=2，得線性誤差校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=kuc(Δxi)=2×2.16%=4.32%，k=2。

4 校準(zhǔn)工作建議

對(duì)烷基汞分析儀校準(zhǔn)工作的建議有以下幾個(gè)方面：

（1）由于水質(zhì)、食品等樣品中烷基汞含量較低，即烷基汞分析儀的日常分析工作一般集中在低濃度范圍，因此在開展該儀器的校準(zhǔn)工作時(shí)，可以根據(jù)客戶的需求，在特定的濃度范圍內(nèi)，均勻選擇5 點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。

（2）由線性誤差結(jié)果分析可知，誤差受標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度影響較大，所以要求實(shí)驗(yàn)人員在開展校準(zhǔn)工作時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)溶液要現(xiàn)配現(xiàn)用，規(guī)范操作。

（3）試驗(yàn)時(shí)，盡量先分析低濃度樣品，再分析高濃度樣品；高濃度和低濃度之間應(yīng)增加若干空白，避免高濃度樣品對(duì)低濃度樣品的干擾。

5 結(jié)語

基于甲基汞溶液有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法建立了烷基汞分析儀線性誤差、檢出限及重復(fù)性校準(zhǔn)方法。線性誤差不確定度來源包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、溶液配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合3 個(gè)因素，在xi=5.10 pg處，該儀器的線性誤差校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=4.32%，k=2。該校準(zhǔn)方法可為開展烷基汞分析儀校準(zhǔn)工作提供理論依據(jù)，為烷基汞分析儀測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確、可溯源性提供計(jì)量技術(shù)支撐。