◎ 劉春洋

（秦皇島市國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)管理處，河北 秦皇島 066000）

蝦蛄又稱“皮皮蝦”“螳螂蝦”等，其營養(yǎng)豐富、肉質(zhì)鮮美，是我國分布最廣、產(chǎn)量最大的水產(chǎn)動(dòng)物之一[1-3]。鎘是影響水產(chǎn)品質(zhì)量安全的主要污染物之一，研究發(fā)現(xiàn)，蝦蛄中鎘含量雖然整體處于安全范圍內(nèi)，但是其檢出率非常高[4-7]。因此，提高蝦蛄中鎘含量測定的準(zhǔn)確性和可靠性，是保障其質(zhì)量水平的重要途徑。本研究從工作效率、測定準(zhǔn)確率等方面考慮，采用微波消解—電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測定蝦蛄中鎘含量[8-10]，通過測量不確定度的評定，確定影響蝦蛄中鎘含量測定的主要因素，以提高結(jié)果的有效性。

1 材料和方法

1.1 重要儀器與試劑

ICP-MS（RQ，美國賽默飛公司）；微波消解儀（TOPEX，上海屹堯公司）；電子天平（CP213，上海奧豪斯公司）；純水機(jī)（美國Millipore 公司）。

S 級硝酸（蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司）；質(zhì)譜調(diào)諧液（美國賽默飛公司）；鎘、銦（1.0 mg·mL-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；大蝦生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[Cd（0.039±0.002）mg·kg-1，中國地質(zhì)科學(xué)院]。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)溶液配制用5%硝酸溶液逐級稀釋，所用容量瓶（100 mL）和單標(biāo)線吸量管（1、5、10 mL）均A 級且檢定合格。

標(biāo)準(zhǔn)工作液的制備：準(zhǔn)確移取1.0 mL 鎘儲(chǔ)備液（1.0 mg·mL-1）于容量瓶定容，得鎘中間液Ⅰ（10 μg·mL-1）；準(zhǔn)確移取1.0 mL 鎘中間液Ⅰ于容量瓶并定容，得鎘中間液Ⅱ（100 ng·mL-1）；準(zhǔn)確移取鎘中間液Ⅱ10、5、1 mL 于容量瓶定容，得濃度分別為10、5、1 ng·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)工作液，準(zhǔn)確移取10 ng·mL-1標(biāo)準(zhǔn)工作液5、1 mL 于容量瓶定容，分別得濃度0.5、0.1 ng·mL-1標(biāo)準(zhǔn)工作液。

內(nèi)標(biāo)溶液的配制：準(zhǔn)確移取1.0 mL 銦儲(chǔ)備液（1.0 mg·mL-1）于容量瓶并定容，得內(nèi)標(biāo)中間液Ⅰ（10 μg·mL-1）；準(zhǔn)確移取1.0 mL 內(nèi)標(biāo)中間液Ⅰ于容量瓶并定容，得內(nèi)標(biāo)中間液Ⅱ（100 ng·mL-1）。準(zhǔn)確移取5.0 mL 內(nèi)標(biāo)中間液Ⅱ于容量瓶并定容，得5 ng·mL-1的內(nèi)標(biāo)工作液。

1.3 ICP-MS 工作條件

使用調(diào)諧液對ICP-MS 進(jìn)行質(zhì)量校正和調(diào)諧，在標(biāo)準(zhǔn)模式條件下，標(biāo)識(shí)元素鋰、鈷、銦、鈾的強(qiáng)度分別高于8、10、22、30 萬，難熔氧化物產(chǎn)率高于1.6%，雙電荷產(chǎn)率為1.8%，碰撞模式條件下，多原子離子產(chǎn)率高于18。經(jīng)調(diào)諧的ICP-MS 工作參數(shù)見表1。

表1 ICP-MS 工作參數(shù)表

以111 Cd 為待測元素，以115 In 為內(nèi)標(biāo)元素，利用三通將二者同時(shí)泵入霧化器，達(dá)到校正干擾的目的。

1.4 檢測方法

取鮮活蝦蛄可食部分勻漿待測，稱取樣品0.5 g（精確到1 mg）于聚四氟乙烯消解罐，加入硝酸5 mL，過夜。樣品消解方式使用微波加熱，梯度升溫程序如下：90 ℃，5 min；120 ℃，5 min；140 ℃，5 min；160 ℃，30 min。消解完畢，待消解罐冷卻后泄壓，130 ℃趕酸至消解液少于1 mL，少量多次沖洗消解罐，合并消解液和沖洗液于50 mL 容量瓶。試劑空白不添加樣品，其他相同。

用ICP-MS 依次測定標(biāo)準(zhǔn)工作液、試劑空白和試樣消解液，在線引入內(nèi)標(biāo)溶液，測出鎘元素和銦元素的強(qiáng)度，用于計(jì)算不確定度。

2 不確定度的評定

2.1 數(shù)學(xué)模型

參照實(shí)驗(yàn)原理和過程，建立相關(guān)函數(shù)關(guān)系：

式中，W為蝦蛄中鎘含量，mg·kg-1；c為消解液中鎘濃度，ng·mL-1；c0為試劑空白中鎘濃度，ng·mL-1；V為定容體積，mL；m為稱樣量，g。

2.2 不確定度的主要來源

參照相關(guān)函數(shù)關(guān)系，蝦蛄中鎘含量不確定度的來源：稱量、消解過程、定容體積、標(biāo)準(zhǔn)工作液、曲線擬合、重復(fù)測試。

2.2.1 稱量的不確定度urel（m）

稱量的不確定度由電子天平及其分辨力的不確定度組成。

實(shí)驗(yàn)使用電子天平準(zhǔn)確到0.001 g，最大允許誤差為±1 mg[11]，該標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

實(shí)驗(yàn)使用電子天平分辨力為1 mg，因此，該標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

電子天平的不確定度和電子天平分辨力的不確定度合并得到電子天平的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

實(shí)驗(yàn)平均稱樣量0.500 g，計(jì)算樣品稱量的相對不確定度為：

2.2.2 消解的不確定度urel（d）

在微波消解過程中，消解罐始終保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確保試樣消解效果一致。然而，儀器的功率、溫度、時(shí)間、壓力等因素，均會(huì)導(dǎo)致樣品消解不確定度[12]。樣品消解的不確定度通過回收率試驗(yàn)來評估[13]，6 次測定蝦蛄生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鎘的含量，分別為0.037、0.039、0.041、0.040、0.038、0.040 mg·kg-1，其標(biāo)準(zhǔn)偏差sd=0.15%，樣品消解的標(biāo)準(zhǔn)不確定度=0.06%。該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鎘的標(biāo)識(shí)值為0.039 mg·kg-1，則平均回收率xd=100.43%。因此，確定樣品消解的相對不確定度為。

2.2.3 定容的不確定度urel（V）

定容引入的不確定度由容量瓶允差的不確定度和溫差不確定度組成。

在20 ℃條件下，50 mL 的A 級容量瓶的容量允差是±0.05 mL[14]。因此，容量允差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

在95%的置信概率下，水膨脹系數(shù)是2.1×10-4，取k=1.96。溫差為±4 ℃，該標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合并容量允差和溫差兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度得定容的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

因此，定容的相對不確定度為：

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作液的不確定度urel（S）

標(biāo)準(zhǔn)工作液的不確定度來自標(biāo)準(zhǔn)溶液和溶液配制所用量器。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書給出鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對擴(kuò)展不確定度為0.7%（k=2），則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液制備用到了4 個(gè)1 mL 吸量管、2 個(gè)5 mL 吸量管、1 個(gè)10 mL 吸量管、7 個(gè)100 mL 容量瓶。在20 ℃條件下，量器的容量允差為（±ΔV）[14]，取k=，用公式計(jì)算各量器的（±ΔV）引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。溫差為±4 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4，取k=1.96（95%的置信概率），用公式計(jì)算溫差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。用公式計(jì)算各量器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。用公式評定其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，結(jié)果見表2。

表2 量器產(chǎn)生的不確定度表

合并標(biāo)準(zhǔn)溶液相對不確定度和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制相對不確定度，得到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對不確定度為：

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度urel（Y）

用ICP-MS 的在線內(nèi)標(biāo)測定標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和內(nèi)標(biāo)溶液的強(qiáng)度，重復(fù)測定3 次，濃度為橫坐標(biāo)，以外標(biāo)和內(nèi)標(biāo)強(qiáng)度比的平均值為縱坐標(biāo)，得回歸方程Y=0.108 6C+0.002 2（r=0.999 9）。曲線擬合的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度用公式（2）計(jì)算[15]，結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合不確定度計(jì)算結(jié)果表

2.2.6 重復(fù)測試引入的不確定度urel(R)

對樣品進(jìn)行6 次測試，結(jié)果分別為0.075、0.074、0.077、0.079、0.076、0.077 mg·kg-1，x為鎘質(zhì)量濃度的平均值，SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差，因此，重復(fù)測試的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

2.2.7 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量列表

表4 為各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，其中，試樣稱量、試樣消解和定容體積不確定度的分量較小。因此，實(shí)驗(yàn)使用的千分之一電子天平滿足方法需求。另外，微波消解耗時(shí)短，得到的試液適用于ICP-MS，是元素分析的利器。ICP-MS 測定蝦蛄中鎘含量的重要影響因子是曲線擬合、標(biāo)準(zhǔn)工作液和重復(fù)測試。因此，要想提高微波消解聯(lián)合ICP-MS測定蝦蛄中鎘含量的準(zhǔn)確度，就要保證儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)，并在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液過程中使用經(jīng)檢定合格的量器，選擇合格的標(biāo)準(zhǔn)品和配制適宜的濃度范圍[16]。同時(shí)，要對樣品進(jìn)行平行測定，以提高檢測人員的檢測技能。

表4 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量列表

2.2.8 評定整體相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度參照公式

合成整體相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（W）=0.044 36。

6 次測試蝦蛄中鎘含量平均值為0.076 mg·kg-1，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(W)=0.076×0.04436=0.003371 mg·kg-1。在95%置信概率條件下，擴(kuò)展因子k=2，擴(kuò)展不確定度u=k×u(W)=0.007 mg·kg-1。因此，蝦蛄中鎘含量W=（0.076±0.007）mg·kg-1。

3 結(jié)語

本研究采用微波消解—電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICPMS）法，測定蝦蛄中鎘含量為（0.076±0.007）mg·kg-1，不確定度分量結(jié)果顯示，試樣稱量、試樣消解和定容體積不確定度的分量較小；標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、標(biāo)準(zhǔn)工作液和重復(fù)測試是影響測定結(jié)果的重要因素。因此，千分之一電子天平稱樣和微波消解前處理適用于該方法。總體來說，為進(jìn)一步提高檢測的準(zhǔn)確度，檢測機(jī)構(gòu)需保證儀器的穩(wěn)定狀態(tài)，使用經(jīng)檢定合格的量器，選擇合格的標(biāo)準(zhǔn)品和配制適宜的濃度范圍，并對樣品進(jìn)行平行測定，提高檢測人員的檢測技能。