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气相色谱法测定蔬菜中有机磷含量不确定度评定

zjn1123

2018/09/04

私聊

农残检测

1、概述
1.1 目的
评定蔬菜中有机磷农药含量测量结果的不确定度。
1.2 依据的技术标准
NY/T761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》。
1.3测量仪器设备
(1)分辨力为0.01g，最大允许误差为±0.05g电子天平。
(2)A级10mL容量瓶，允许误差为±0.02；A级5mL容量瓶，允许误差为±0.02。
(3)毒死蜱标准溶液；在室温20℃，其相对标准不确定度为±0.08μg/mL。
(4)50mL量筒，允许误差±0.5mL。
(5)10000μL移液器，最大允许误差±0.6%。
(6)1000μL移液器，最大允许误差±1.0%。
(7)气相色谱仪，经检定合格。
1.4测量过程
步骤1：采用配恒体方法称取质量m=25g试样于烧杯中，称准至0.1g。
步骤2：加入50mL乙腈，高速匀浆2min。
步骤3：将滤液收集到装有5-7g氯化钠的具塞量筒中，剧烈震荡，静置30min。
步骤4：从具塞量筒中取10mL乙腈，放入50mL烧杯中，将烧杯放在80℃水浴锅上，缓缓通入氮气流，蒸发近干，加入2mL丙酮备用。
步骤5：将上述备用液转移至5mL容量瓶中，在用约3mL丙酮分三次冲洗烧杯，并转移至容量瓶，最后定容至5mL，供气相色谱仪测定。
步骤6：毒死蜱标准溶液逐级稀释到0.1mg/L，经色谱仪测定求出色谱峰面积。
步骤7：利用公式，计算样品中毒死蜱含量ω。
毒死蜱含量结果由2次测量的平均值给出。
1.5不确定度评定结果的应用。
符合上述条件或十分接近上述条件的测量结果，一般可以直接使用本不确定度的评定结果。
2、数学模型和不确定度传播率
根据NY/T761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》试验方法，蔬菜和水果中毒死蜱含量ω的表示式为

式中：
ρ：标准溶液中毒死蜱的质量浓度，mg/L
V₁：提取溶液总体积，mL
V₂：吸取出用于检测的提取液体积，mL
V₃：样品溶液定容体积，mL
A：试样溶液中毒死蜱的峰面积
As：标准溶液中毒死蜱的峰面积
m：试样的质量，g
组合类似影响因素，将V₁，V₂，V₃，A，As，m和ρ重复性因素组合在一起，归入为输出量ω的重复性因素，因此不需分别评定各输入量重复性引入的不确定度分量，而直接评定测量结果（毒死蜱含量ω）的重复性引入的不确定度分量。
为此将式（2.1）改写如下

式中，f_rep是测量重复性影响因素的修正因子，其数值为1。
峰面积A和As的不确定度并入到f_rep。故评定测量不确定度可改写为

式（2.3）的输入量V₁，V₂，V₃，m，ρ和f_rep互不相关，采用方和根法合成标准不确定度。而毒死蜱含量式只含有输入量V₁，V₂，V₃，m，ρ和f_rep的积和商，因而用以下简化的方式计算合成标准不确定度

3、测量不确定度来源
表1给出了各个不确定度来源及相关信息。
输出量ω的不确定度来源有6个方面：（1）毒死蜱标准溶液浓度ρ引入的标准不确定度u（ρ），包括3个来源，一是标定不准引入的标准不确定度u₁（ρ）；二是温度变动性引入的标准不确定度u₂（ρ）；三是标准溶液逐级稀释过程引入的标准不确定度u₃（ρ）。（2）提取溶液总体积V₁引入的标准不确定度u（V₁），包括4个来源：称量、重复性、估读体积和温度影响，重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep，只评定量筒量取引入的标准不确定度u₁（V₁）、量筒估读体积引入的不确定度u₂（V₁）和温度引入的标准不确定度u₃（V₁）。（3）吸出用于检测的溶液体积V₂量取引入的标准不确定度u（V₂），包括3个来源：称量、重复性和温度影响，重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep，只评定移液器量取引入的标准不确定度u₁（V₂）和温度引入的标准不确定度u₂（V₂）。（4）样液定容体积V₃定容引入的标准不确定度u（V₃），包括3个来源：称量、重复性和温度影响，重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep，只评定容量瓶定容引入的标准不确定度u₁（V₃）和温度引入的标准不确定度u₂（V₃）。（5）试样质量m称量引入的标准不确定度u（m）。因质量m不可能直接测量给出，实际上是采用配衡体法通过两次称量给出含量的，即由一次回零称量所得。每次测量都包含3个来源：校准、重复性和分辨力，重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep中，只评定电子天平校准引入的标准不确定度u₁（m）和电子天平分辨力引入的标准不确定度u₂（m）；因为使用同一架天平在一个很窄的范围内进行称量，天平质量差值灵敏度可忽略不计。（6）毒死蜱含量测量重复性引入的标准不确定度u（f_rep）。峰面积A和As测定引入毒死蜱含量ω的不确定度合并到u（f_rep）取考虑。

表1 毒死蜱含量ω测量结果不确定度预估

序号	不确定度来源	类型	概率分布	包含因子	标准不确定度
序号	不确定度来源	类型	概率分布	包含因子	符号	数值
1	毒死蜱标准溶液浓度ρ测定的标准不确定度
	定值不准引入的相对标准不确定度分量	B	均匀	√3	u_1rel（ρ）	0.08%
	温度变动性引入的相对标准不确定度	B	均匀	√3	u_2rel（ρ）	0.04%
	逐级稀释引入的相对标准不确定度分量	B	三角	√6	u_3rel（ρ）	0.18%
	标准溶液浓度ρ测定的相对合成标准不确定度	合成	—	—	u_rel（ρ）	0.2%
2	提取溶液总体积V₁量取的标准不确定度
	量筒校准引入的标准不确定度分量	B	三角	√6	u₁（V₁）	0.2mL
	使用量筒估读体积导致的标准不确定度分量	B	三角	√6	u₂（V₁）	0.2mL
	温度引入的标准不确定度分量	B	均匀	√3	u₃（V₁）	0.02mL
	提取溶液总体积V₁量取的相对标准不确定度	合成	—	—	u_rel（V₁）	0.56%
3	吸出用于检测的溶液体积V₂称量引入的相对标准不确定度
	移液器校准引入的相对标准不确定度分量	B	三角	√6	u₁（V₂）	0.24%
	温度引入的相对标准不确定度分量	B	均匀	√3	u₂（V₂）	0.039%
	吸出用于检测的溶液体积V₂量取的相对标准不确定度	合成	—	—	u_rel（V₂）	0.24%
4	样液定容体积V₃定容引入的相对标准不确定度
	容量瓶校准引入的标准不确定度分量	B	三角	√6	u₁（V₃）	0.008mL
	温度引入的标准不确定度分量	B	均匀	√3	u₂（V₃）	0.002mL
	样液定容体积V₃定容的相对标准不确定度u（V₃）	合成	—	—	u_rel（V₃）	0.016%
5	试样质量m称量引入的相对标准不确定度u（m）
	天平校准引入的标准不确定度分量	B	均匀	√3	u₁（m）	0.029g
	天平分辨力引入的标准不确定度分量	B	均匀	√3	u₂（m）	0.006g
	质量m称量的相对标准不确定度	合成	—	—	u_rel（m）	0.21%
6	毒死蜱含量测量重复性引入的相对标准不确定度u（f_rep）
6	测量重复性引起的相对标准不确定度	A	正态	1	u_6rel（f_rep）	6.5%
7	毒死蜱含量ω测量结果合成标准不确定度 ucrel（ω）=6.53%
8	毒死蜱含量ω测量结果由2份试样的平均值给出为ω=0.12mg/kg 其相对扩展不确定度为U_rel（ω）=13.1%（或扩展不确定度U=0.017 mg/kg），包含因子k=2，对应置信水准p≈95%

4、输入量的标准不确定度的评定
4.1毒死蜱标准溶液浓度ρ的标准不确定度评定
毒死蜱标准溶液浓度ρ引入的标准不确定度u（ρ），包括3个来源，一是标定不准引入的标准不确定度u₁（ρ）；二是温度变动引入的标准不确定度u₂（ρ）；三是逐级稀释引入的不确定度u₃（ρ）。
4.1.1毒死蜱标准溶液浓度ρ定值不准引入的相对标准不确定度分量u_1rel（ρ）
试验使用外购毒死蜱标准溶液，制造商的赋值证书给出其标准不确定度为±0.08μg/mL。

4.1.2毒死蜱标准溶液浓度ρ温度变动性不准引入的标准不确定度分量u_2rel（ρ）
毒死蜱标准溶液浓度ρ是在室温20℃时标定的，而实验室的温度为（20±5）℃，丙酮的体积膨胀系数为0.000149 ℃^-1，服从均匀分布，区间半宽度为a₂(ρ)=5℃×0.000149 ℃^-1=0.000745 mL，包含因子k₂=√3，由此引入的相对标准不确定度为：

4.1.3毒死蜱标准溶液浓度ρ逐级稀释过程引入的不确定度分量u_3rel（ρ）

4.1.3.1逐级稀释体积V_a的相对标准不确定度分量u_3rel（V_a）
逐级稀释过程中体积V_a引入的不确定度u_3rel（V_a）包括3个不确定度来源：（1）移液器的容量允差。（2）移液器吸头和溶液温度与校准移液器时的温度不同。（3）移液器重复性。移液器重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep中，只评定移液器容量允差引入的标准不确定度分量u_3-1rel（V_a）和温度引入的标准不确定度分量u_3-2rel（V_a）。
（1）确定容量瓶内部体积的不确定度u_3-1（V_a）
采用B类评定方法。制造商提供的1000μL移液器在20℃时的最大容量允差±0.1%，假设为三角形分布，区间半宽度a_3-1（V_a）=0.1%，包含因子k_3-1（V_a）=√6。由此引起的标准不确定度u_3-1rel（V_a）为：

（2）温度影响引起的标准不确定度u_3-2（V_a）
该移液器已在20℃校准，而本实验室的温度在（20±5）℃之间变化。通过估算该温度范围和体积膨胀系数的估计值，可以计算温度影响引起的不确定度。液体的膨胀体积明显大于移液器吸头的体积膨胀，因此只考虑液体体积膨胀。吸取体积为1mL，所以由温度效应产生的体积变化为±（1×5×0.000149）=±0.000 745mL。假设服从均匀分布，区间半宽度为a_3-2（V_a）=0.000745mL，包含因子为k_3-2（V_a）=√3.由此引起的标准不确定度u_3-2（V_a）为

（3）逐级稀释的不确定度u₃（V_a）
稀释过程的两个不确定度分量互不相关，其合成标准不确定度采用方和根法合成得到

4.1.3.2逐级稀释体积V_b的相对标准不确定度分量u_3rel（V_b）
逐级稀释体积V_b引入的不确定度u_3rel（V_b）包括3个不确定度来源：（1）确定容量瓶内部体积的不确定度。（2）容量瓶和溶液温度与校准容量瓶体积时的温度不同。（3）定容至刻度的变动性。变动性已包含在含量ω测量重复性中，不再重复计算。
（1）确定容量瓶内部体积的不确定度u_3-1（V_b）
制造商提供的10mL A 级容量瓶在20℃时的最大容量允差±0.02mL，假设为三角形分布，区间半宽度a_3-1（V_b）=0.02mL，包含因子k_3-1（V_b）=√6。由此引起的标准不确定度u_3-1（V_b）为

（2）温度影响引起的标准不确定度u_3-2（V_b）
该容量瓶已在20℃校准，而本实验室的温度在（20±5）℃之间变化。通过估算该温度范围和体积膨胀系数的估计值，可以计算温度影响引起的不确定度。液体的膨胀体积明显大于容量瓶的体积膨胀，因此只考虑液体体积膨胀。定容体积为10mL，所以由温度效应产生的体积变化为±（10×5×0.000149）=±0.00745mL。假设服从均匀分布，区间半宽度为a_3-2（V_b）=0.00745mL，包含因子为k_3-2（V_b）=√3.由此引起的标准不确定度u_3-2（V_b）为

（3）逐级稀释的不确定度u₃（V_b）
稀释过程的两个不确定度分量互不相关，其合成标准不确定度采用方和根法合成得到

（4）逐级稀释的相对标准不确定度u_3rel（V_b）

4.1.3.3逐级稀释过程体积V_c的相对标准不确定度u_3rel（V_c）
吸液体积V_c及其它条件与V_a均相等，所以V_c引入的相对不确定度u_3rel（V_c）与u_3rel（V_a）相同，即u_3rel（V_c）=u_3rel（V_a）=0.056%
4.1.3.4逐级稀释过程体积V_d的相对标准不确定度u_3rel（V_d）
定容体积V_d定容体积及其它条件与V_b相等，所以V_d引入的相对不确定度u_3rel（V_d）与u_3rel（V_b）相同，即u_3rel（V_d）=u_3rel（V_b）=0.09%
4.1.3.5逐级稀释过程体积V_e的相对标准不确定度u_3rel（V_e）
吸液体积V_e及其它条件与V_a均相等，所以V_e引入的相对不确定度u_3rel（V_e）与u_3rel（V_a）相同，即u_3rel（V_e）=u_3rel（V_a）=0.056%
4.1.3.6逐级稀释过程体积V_f的相对标准不确定度u_3rel（V_f）
定容体积V_f定容体积及其它条件与V_b相等，所以V_f引入的相对不确定度u_3rel（V_f）与u_3rel（V_b）相同，即u_3rel（V_f）=u_3rel（V_b）=0.09%
4.1.3.7 逐级稀释浓度ρ_100mg/L引入的相对标准不确定度u_3rel（ρ_100mg/L）
逐级稀释浓度ρ_100mg/L引入的相对标准不确定度包含在标准溶液定值不准的不确定度分量重，不再重复计算。
4.1.3.8逐级稀释过程浓度ρ的相对标准不确定度u_3rel（ρ）
u_3rel（V_a）、u_3rel（V_b）、u_3rel（V_c）、u_3rel（V_d）、u_3rel（V_e）、u_3rel（V_f）和u_3rel（ρ_100mg/L）互不相关，采用方和根方法合成

4.1.4毒死蜱标准溶液ρ测定引入的相对标准不确定度u_rel（ρ）
u_1rel（ρ）、u_2rel（ρ）和u_3rel（ρ）互不相关，采用方和根方法合成

4.2提取溶液总体积V₁量取的相对标准不确定度评定
提取溶液总体积V₁量取的标准不确定度u（V₁）包括3个来源：校准、读数和温度影响。
4.2.1量筒校准引入的提取液总体积V₁量取的标准不确定度u₁（V₁）
量筒在20℃时的最大容量允差±0.5mL，假设为三角形分布，区间半宽度a₁（V₁）=0.5mL，包含因子k₁（V₁）=√6。由此引起的标准不确定度u₁（V₁）为

4.2.2使用量筒估读体积引入的提取液体积V₁量取的标准不确定度u₂（V₁）
量筒最小分度值为1mL，读数估计至0.2mL。熟练的分析操作人员，估读准确度在±0.2mL以内的概率一般不小于2/3。因此，按正态分布考虑，则估计读数引入的不确定度

4.2.3温度引入的提取液体积V₁量取的标准不确定度u₃（V₁）
该量筒已在20℃校准，而本实验室的温度在（20±5）℃之间变化。通过估算该温度范围和体积膨胀系数的估计值，可以计算温度影响引起的不确定度。液体的膨胀体积明显大于量筒的体积膨胀，因此只考虑液体体积膨胀。量取体积为50mL，所以由温度效应产生的体积变化为±（50×5×0.000137）=±0.034mL。假设服从均匀分布，区间半宽度为a₃（V₁）=0.034mL，包含因子为k₃（V₁）=√3.由此引起的标准不确定度u₃（V₁）为

4.2.4提取溶液总体积V₁量取的相对标准不确定度评定u（V₁）
体积V₁量取的3个不确定度分量互不相关，其合成标准不确定度u（V₁）采用方和根法合成得到

V₁=50mL提取液量取的相对合成标准不确定度u_rel（V₁）为

4.3吸出用于检测的溶液体积V₂移取的相对标准不确定度评定
吸出用于检测的溶液体积V₂移取的标准不确定度u（V₂）包括2个来源：校准和温度影响。
4.3.1移液器校准引入的吸出用于检测的溶液体积V₂移取的相对标准不确定度u₁（V₂）
量筒在20℃时的最大容量允差±0.6%，假设为三角形分布，区间半宽度a₁（V₁）=0.6%，包含因子k₁（V₂）=√6。由此引起的相对标准不确定度u_1rel（V₂）为

4.3.2温度引入的提取液体积V₂量取的相对标准不确定度u_2rel（V₂）
移液器已在20℃校准，而本实验室的温度在（20±5）℃之间变化。通过估算该温度范围和体积膨胀系数的估计值，可以计算温度影响引起的不确定度。液体的膨胀体积明显大于量筒的体积膨胀，因此只考虑液体体积膨胀。移取体积为10mL，所以由温度效应产生的体积变化为±（10×5×0.000137）=±0.0068mL。假设服从均匀分布，区间半宽度为a₂（V₂）=0.034mL，包含因子为k₂（V₂）=√3.由此引起的标准不确定度u₃（V₂）为

V₂=10mL提取液量取的相对标准不确定度u_2rel（V₂）为

4.3.3吸出用于检测的溶液体积V₂移取的相对标准不确定度u_rel（V₂）评定
体积V₂量取的2个不确定度分量互不相关，其相对合成标准不确定度u_rel（V₂）采用方和根法合成得到

4.4 样液定容体积V₃定容引入的相对标准不确定度评定
样液定容体积V₃定容的标准不确定度u（V₃）包括2个来源：校准和温度影响。
4.4.1容量瓶校准移入的样液定容体积V₃定容的标准不确定度u₁（V₃）
制造商提供的A级容量瓶在20℃时体积为5mL±0.02mL，假设为三角形分布，区间半宽度a₁（V₃）=0.02mL，包含因子k₁（V₃）=√6。由此引起的相对标准不确定度u_1rel（V₃）为

4.4.2温度引入的提取液体积V₂量取的标准不确定度u₂（V₃）
容量瓶已在20℃校准，而本实验室的温度在（20±5）℃之间变化。通过估算该温度范围和体积膨胀系数的估计值，可以计算温度影响引起的不确定度。液体的膨胀体积明显大于量筒的体积膨胀，因此只考虑液体体积膨胀。移取体积为10mL，所以由温度效应产生的体积变化为±（5×5×0.000149）=±0.0037mL。假设服从均匀分布，区间半宽度为a₂（V₃）=0.0037mL，包含因子为k₂（V₃）=√3.由此引起的标准不确定度u₃（V₃）为

4.4.3样液定容体积V₃定容引入的相对标准不确定度u_rel（V₃）评定
体积V₃定容的2个不确定度分量互不相关，其合成标准不确定度u（V₃）采用方和跟法合成得到

V₃=5mL提取液量取的相对合成标准不确定度u_rel（V₃）为

4.5试样质量m称量引入的标准不确定度评定
因质量m不可能直接测量给出，实际上是采用配衡体法通过两次称量给出的，即由一次回零称量所得。每次测量都包括3个不确定度来源：校准、重复性和分辨力，重复性归入到毒死蜱含量的重复性f_rep中，只评定天平在一个很窄的范围内进行称量，天平质量差值灵敏度可忽略不计。
4.5.1电子天平校准引入的标准不确定度u₁（m）
电子天平经检定合格，由检定证书可知其最大允许误差为±0.05g，服从均匀分布，区间半宽度为a₁（m）=0.05g，包含因子k₁（m）=√3。由此引起的标准不确定度u₁（m）为