Determination of Arsenic and Cadmium in Powdered Rice by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry and Evaluation of the Uncertainty
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摘要: 采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)对样品进行处理与测定,通过创建数学模型,对大米粉中的砷和镉的测定结果进行不确定度评估与分析,最终得出其不确定度分别为(0.182±0.012) mg/kg、(0.262±0.016) mg/kg。不确定度主要来源为标准曲线拟合和测量。可为ICP-MS法测定大米粉中有毒有害元素检测的准确性和方法的可靠性提供依据。Abstract: The microwave digest technique combined with inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) was used for the determination of arsenic and cadmium in powdered rice. The measurement uncertainty was evaluated by establishing a mathematical model. The measurement results of arsenic and cadmium in powdered rice were (0.182±0.012) mg/kg and (0.262±0.016) mg/kg, respectively, with the coverage probability of 95%. The major uncertainty components were from standard curve fitting and test solution measurement. The research method can be used for measurement of harmful elements in powdered rice by ICP-MS.
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Key words:
- ICP-MS /
- uncertainty /
- arsenic /
- cadmium
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表 1 微波消解程序
Table 1. Microwave digestion program
消解方式 温度/℃ 升温时间/min 保持时间/min 微波消解 120 5 15 180 5 20 表 2 精密度实验结果
Table 2. Experimental results on precision
次数 1 2 3 4 5 6 均值 标准偏差 砷 0.184 0.181 0.183 0.185 0.175 0.182 0.181 0.0036 镉 0.262 0.26 0.265 0.267 0.271 0.275 0.267 0.0058 表 3 回收率实验结果
Table 3. Experimental results on recovery rate
编号 称样(g) As测得量(ng) As加入量(ng) 回收率(%) Cd测得量(ng) Cd加入量(ng) 回收率(%) R1 0.3044 61.5809 61.1883 100.6 60.3856 61.9014 97.6 0.3044 61.4809 61.1883 100.5 58.6106 61.9014 94.7 R2 0.3027 57.6022 61.1883 94.1 58.9048 61.9014 95.2 0.3027 61.1022 61.1883 99.9 58.8798 61.9014 95.1 R3 0.3053 64.2108 61.1883 104.9 74.1122 61.9014 119.7 0.3053 62.3858 61.1883 102.0 65.8122 61.9014 106.3 R4 0.3046 63.3681 61.1883 103.6 63.1554 61.9014 102.0 0.3046 59.8931 61.1883 97.9 61.4054 61.9014 99.2 R5 0.3035 58.6010 61.1883 95.8 65.709 61.9014 106.2 0.3035 65.6260 61.1883 107.3 71.059 61.9014 114.8 R6 0.3033 59.6888 61.1883 97.5 63.9892 61.9014 103.4 0.3033 57.3388 61.1883 93.7 60.4892 61.9014 97.7 均值 99.8 102.7 标准偏差 4.22 8.00 表 4 样品测定结果
Table 4. Sample measurement results
称样(g) As样 (ng/mL) As空白 (ng/mL) As(mg/kg) Cd样 (ng/mL) Cd空白 (ng/mL) Cd(mg/kg) 0.6038 4.530 0.0245 0.1865 6.342 0.012 0.2621 0.6038 4.385 0.1805 6.316 0.2610 0.6063 4.442 0.1821 6.311 0.2597 0.6063 4.367 0.1791 6.313 0.2598 0.6056 4.462 0.1832 6.431 0.2650 均值 0.182 0.262 标准偏差 0.0028 0.0022 表 5 砷标准溶液结果表
Table 5. Arsenic standard solution results
$C_i $ $Y_i $ $a\;{C_i}+b$ $[Y_i-(a\;C_i+b)]^2 $ $C_i-\overline {C_i}$ $(C_i-\overline {C_i} )^2$ 0.0000 −0.0001 0.000199 8.95E-08 −5.1070 26.08 0.0000 0.0004 0.000199 4.03E-08 −5.1070 26.08 0.0000 0.0003 0.000199 1.02E-08 −5.1070 26.08 1.0387 0.0193 0.019104 3.86E-08 −4.0683 16.55 1.0387 0.0203 0.019104 1.43E-06 −4.0683 16.55 1.0387 0.0202 0.019104 1.20E-06 −4.0683 16.55 4.1906 0.077 0.076468 2.83E-07 −0.9164 0.84 4.1906 0.0808 0.076468 1.88E-05 −0.9164 0.84 4.1906 0.082 0.076468 3.06E-05 −0.9164 0.84 6.3956 0.1225 0.116599 3.48E-05 1.2886 1.66 6.3956 0.1228 0.116599 3.85E-05 1.2886 1.66 6.3956 0.1183 0.116599 2.89E-06 1.2886 1.66 8.4367 0.1549 0.153747 1.33E-06 3.3297 11.09 8.4367 0.146 0.153747 6.00E-05 3.3297 11.09 8.4367 0.1525 0.153747 1.56E-06 3.3297 11.09 10.578 0.1798 0.192719 1.67E-04 5.4710 29.93 10.578 0.1985 0.192719 3.34E-05 5.4710 29.93 10.578 0.1965 0.192719 1.43E-05 5.4710 29.93 表 6 镉标准溶液结果表
Table 6. Cadmium standard solution results
$C_i $ $Y_i $ $a\;C_i+b $ $[Y_i-(a\;C_i+b)]^2 $ $C_i-\overline {C_i}$ $(C_i-\overline {C_i})^2$ 0.0000 0.0001 0.000037 3.94E-09 −5.1660 26.688 0.0000 0.0000 0.000037 1.39E-09 −5.1660 26.688 0.0000 0.0001 0.000037 3.94E-09 −5.1660 26.688 1.0508 0.0084 0.009705 1.70E-06 −4.1152 16.935 1.0508 0.0102 0.009705 2.45E-07 −4.1152 16.935 1.0508 0.0107 0.009705 9.91E-07 −4.1152 16.935 4.2395 0.0392 0.039041 2.54E-08 −0.9265 0.858 4.2395 0.0405 0.039041 2.13E-06 −0.9265 0.858 4.2395 0.038 0.039041 1.08E-06 −0.9265 0.858 6.4702 0.0567 0.059563 8.20E-06 1.3042 1.701 6.4702 0.0636 0.059563 1.63E-05 1.3042 1.701 6.4702 0.0585 0.059563 1.13E-06 1.3042 1.701 8.5351 0.0772 0.078560 1.85E-06 3.3691 11.351 8.5351 0.0788 0.078560 5.75E-08 3.3691 11.351 8.5351 0.079 0.078560 1.93E-07 3.3691 11.351 10.702 0.0957 0.098496 7.82E-06 5.5360 30.647 10.702 0.0988 0.098496 9.26E-08 5.5360 30.647 10.702 0.1039 0.098496 2.92E-05 5.5360 30.647 表 7 不确定度分量及占比
Table 7. Uncertainty budget
不确定度分量 不确定度来源 类型 数值 砷 占比(%) 镉 占比(%) urel(C) 标准溶液纯度 B 0.0035 6.4 0.0035 6.4 标准工作溶液的配制 B 0.000013 0.02 0.000013 0.02 标准曲线拟合 A 0.0295 53.9 0.0184 33.6 urel(m) 样品 B 0.00068 1.2 0.00068 1.2 urel(V) 样品定容 B 0.00078 1.4 0.00078 1.4 urel(rep) 测量精密度 A 0.0081 14.8 0.0089 16.2 urel(R) 测量回收率 A 0.0122 22.3 0.0225 41.1 表 8 扩展不确定度
Table 8. Expanded uncertainty
项目 砷结果 镉结果 实测值$\overline X $/(mg/kg) 0.182 0.262 合成相对标准不确定度 urel 0.033 0.031 扩展不确定度 U 0.012 0.016 检测结果(k=2) 0.182±0.012 0.262±0.016 -
[1] 胡培松. 土壤有毒重金属镉毒害及镉低积累型水稻筛选与改良[J]. 中国稻米, 2004(2): 10-12. doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2004.02.003 [2] 吴叶, 王冬月, 孙宏, 等. 苏南农村地区土壤、大米和井水重金属污染现状[J]. 现代预防医学, 2016, 43(6): 991-993, 1004. [3] 王瑶瑶, 郝 毅, 张 洪, 等. 珠三角地区大米中的镉砷污染现状及治理措施[J]. 中国农学通报, 2019(12): 63-72. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18010016 [4] 秦友燕, 何柳莹, 蔡江帆, 等. 2012年某地区种植大米重金属污染状况[J]. 中国卫生检验杂志, 2014, 24(13): 1939-1940, 1944. [5] 余江锋. 经济法视角下的食品安全问题: 以“湖南镉大米”事件为例[J]. 改革与开放, 2013(23): 53-54. [6] 毛雪飞, 汤晓艳, 王艳, 等. 从“镉大米”事件谈我国种植业产品重金属污染的来源与防控对策[J]. 农产品质量与安全, 2013(4): 57-59, 73. doi: 10.3969/j.issn.1674-8255.2013.04.014 [7] 张梅超, 慕金雨, 王 妍, 等. 电感耦合等离子体质谱法测定扇贝中铅、砷、镉含量的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2019(17): 5884-5887. [8] 刘锐, 高秀梅, 乔敏莎, 等. ICP-MS 法测定消渴清颗粒原料药材中15 种重金属和有害元素及其不确定度评估[J]. 药物分析杂志, 2019(4): 685-692. [9] 中国合格评定国家认可委员会. 化学分析中不确定度的评估指南: CNAS-GL 006: 2019[S]. 北京: 中国合格评定国家认可委员会, 2019. [10] 秦婷, 苏庆, 邹琴, 等. 微波消解ICP-MS 法测定化妆品中镉的不确定度评定[J]. 计量技术, 2019(2): 14-17. [11] 齐 越, 綦 峥, 杨 红, 等. 石墨炉-原子吸收光谱法测定大米中镉的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2019(17): 5848-5852. [12] 国家卫生和计划生育委员会, 国家食品药品监督管理总局. 食品安全国家标准 食品中污染物限量: GB 2762-2017[S]. 北京: 中国质检出版社, 2017.