CN105717190A - 一种烟叶质控样品砷含量的定值方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟叶质控样品砷含量的定值方法，包括：步骤(1)：分别配制烟叶质控样品溶液，空白溶液和标准溶液；步骤(2)：采用动态反应池模式对ICP?MS进行调谐；随后测定标准溶液，并制作标准工作曲线；步骤(3)：在步骤(2)的测试条件下测定空白溶液；随后对烟叶质控样品溶液进行多次砷含量的测定；步骤(4)：对烟叶质控样品溶液的各测量值进行均匀性和稳定性检验，检验合格后，求得各测量值的平均值即为烟叶质控样品的砷含量。本发明方法适用性和操作性强，均匀性好，稳定性高，能科学有效监控分析过程，确保测定结果的准确度。

Description

一种烟叶质控样品砷含量的定值方法

技术领域

本发明属于烟叶的理化检验技术领域，主要涉及烟叶的痕量元素测定技术领域，具体说是一种烟叶质控样品砷含量的定值方法。

背景技术

自然界中，砷多以金属的砷化合物和硫砷化合物的形式存在。有害类金属砷具有很强的蓄积性，侵入人体后，会作用于神经系统、刺激造血器官，长期接触会引发细胞中毒和毛细管中毒，还有可能诱发恶性肿瘤。不同形态的砷具有不同的毒性，无机态砷毒性较强，有机态砷毒性较小，而无机态砷中三价砷的毒性强于五价砷。

随着国内外消费者和研究机构对吸烟与健康问题关注度的日益提高，烟叶安全、卫生、环保问题越来越得到社会重视。研究表明，烟叶在燃烧时，含有的部分砷能够产生转移和迁运，通过主流烟气及侧流烟气进入吸烟者体内，影响消费者的身体健康。

烟草行业一直高度自律，在质量安全方面深入细致研究。行业于2010年出台颁布标准YC/T 380-2010《烟草及烟草制品铬、镍、砷、硒、镉、铅的测定电感耦合等离子体质谱法》。同时，国家局对烟草及烟草制品的重金属限量开展预研项目，该项目通过对大样本量的分析测定，制定出烟草中砷含量的参考限量值。

为紧跟行业产品质量安全要求新动态，更好地了解掌握在用烟叶的安全性能，我司积极响应国家局号召，同步跟进烟叶的重金属分析检测工作，其中砷被列为检测指标之一。在实际工作中，发现还有进一步提高的空间，主要有：

1、YC/T 380-2010中，砷含量选取标准模式测定⁷⁵As。烟草是一种植物样品，基体较为复杂，尤其是大量本源性的含氯化合物会产生较为严重的质谱干扰。因此，在测定某些样品中砷含量时，出现干扰无法得到彻底消除、测定结果偏高等现象。

2、在分析测定过程中，常常需要借助质量控制样品(以下简称质控样品)评估方法，校验仪器，监控检测过程的精密度和稳定性，确保分析数据的准确度和可信度。目前，烟草行业缺少针对烟叶重金属含量测定的质控样品，行业推荐标准中未对质控样品作出明确规定，而有关烟叶砷含量质控样品定值的国内文献报道也未见述及。

发明内容

本发明提供了一种烟叶质控样品砷含量的定值方法。其优点在于测定方法适用性和操作性强，具备一定的创新性；烟叶质控样品均匀性好，稳定性高，能科学有效监控分析过程，确保测定结果的准确度。

一种烟叶质控样品砷含量的定值方法，包括：

步骤(1)：分别配制烟叶质控样品溶液，空白溶液和标准溶液；

步骤(2)：采用动态反应池模式对ICP-MS进行调谐；随后测定标准溶液，并制作标准工作曲线；

步骤(3)：在步骤(2)的测试条件下测定空白溶液；随后对烟叶质控样品溶液进行多次砷含量的测定；

步骤(4)：对烟叶质控样品溶液的各测量值进行均匀性和稳定性检验，检验合格后，求得各测量值的平均值即为烟叶质控样品的砷含量。

采用电感耦合等离子体质谱法测定复杂基体中的重金属元素时，存在大量较为严重的同量异位素和多原子离子干扰，这些干扰可能会导致测定结果的偏离。YC/T 380-2010推荐在标准模式测定⁷⁵As。烟叶样品基体较为复杂，尤其是本源性含氯化合物会生成大量ArCl⁺离子，对砷的测定产生干扰。本发明选用动态反应池(DRC)模式，利用化学反应机理，引入氧气与待测物中的砷反应生成质量数为91的⁷⁵As¹⁶O。通过测定氧化砷可以有效规避多原子离子对砷干扰的难题。

本发明的定值方法，对烟叶质控样品溶液进行均匀性平行测量多次，对各测量数据进行分析，检验合格后，再对各测量值进行稳定性检验，从而验证定值方法的可靠性，提高定值的准确性。

采用动态反应池模式进行测定，将烟叶中的砷转化为适合分析的状态(⁷⁵As¹⁶O)，更利于对砷进行定量分析。通过考察烟叶质控样品测试结果的均匀性和稳定性，从而验证定值方法的可靠性。

步骤(1)中，先配制各检测溶液，包括烟叶质控样品溶液、空白溶液和标准溶液的配制。

用5％硝酸稀释标准储备液得到标准溶液，如稀释得到浓度为0.5ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L的标准溶液。为提高标准曲线的绘制准确性，标准溶液现配现用，且浓度覆盖烟叶质控样品溶液预计检测的砷含量。

烟叶质控样品溶液的配制过程中，按照烟草行业标准YC/T 31-1996《烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》制备烟草粉末样品，并测定烟草粉末样品的水分含量。准确称取试样，置于微波消解罐中，加入消解液，旋紧密封。按设置的微波消解程序进行消解，至消解完全，

作为优选，烟叶质控样品经微波消解后，经水稀释制得烟叶质控样品溶液。

微波消解过程中，所采用的消解液为体积比为3:1的65wt％的硝酸和30wt％的过氧化氢；其中，每克烟叶质控样品投加30-35mL的消解液。

微波消解过程依次进行以下消解程序：

(a)：消解功率为1600W，阶升至100℃，消解5min；

(b)：消解功率为1600W，阶升至130℃，消解5min；

(c)：消解功率为1600W，阶升至160℃，消解5min；

(d)：消解功率为1600W，阶升至190℃，消解20min。

作为优选，步骤(a)在室温下阶升至100℃，其中，步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)的阶升时间为5min，步骤(d)的阶升时间为10min。

消解完成后，体系呈无色透明状液体，用超纯水稀释消解溶液至所需的浓度，即为烟叶质控样品溶液。

采用同样的方法制得空白溶液，空白溶液和烟叶质控样品溶液的唯一区别为未添加烟草粉末样品。

本发明采用内标法来测定。通常来说，内标法测定过程中，内标物在选择上要求物理和化学性质类似于分析物，其信号既不能干扰分析物，又不被试样中其他组分干扰，并且具有易于测量的信号。YC/T 380-2010中测试砷的内标物推荐为⁷²Ge。但经过探索研究发现，Ge在amu72处较易受到⁴⁰Ar³²S的多原子离子干扰。硫是烟叶的重要元素之一，含量一般为0.2％—0.7％。因此，⁷²Ge在烟叶样品中普遍能被仪器检出较高的信号值。

作为优选，添加的内标物为¹⁰³Rh标准溶液。

溶液配制完成后，开启ICP-MS，对ICP-MS进行调谐，ICP-MS所用的调谐液为10ug/L Ba、Cd、Ce、Cu、In、Mg、Pb、Rh、U调谐液。

仪器调谐通过后，在选定的仪器参数下，采用内标法对标准溶液进行测定。并以标准溶液浓度为横坐标，仪器测得氧化砷计数率与铑计数率比值为纵坐标作图，建立工作曲线。对各数据点进行线性回归，拟合得氧化砷浓度关系的回归方程。

标准曲线测定完毕后，测定空白溶液。测定完成后，再测定烟叶质控样品溶液，测定空白溶液及烟叶质控样品溶液时的各仪器参数等同于调谐时的仪器参数。

将得到待测烟叶质控样品溶液的氧化砷与铑计数率比值代入所步骤(2)求得的标准曲线，求得样品溶液中氧化砷浓度。

计算公式为：

式中：

X——样品中氧化砷的含量，单位为mg/kg

C——样品溶液浓度，单位为ug/L

C₀——样品空白溶液浓度，单位为ug/L

V——样品溶液体积，单位为mL

m——样品质量，单位为g

w——样品水分含量，单位为％

ICP-MS运行过程中，反应气流量(Cell Gas A)与低质量截取阈值(RPQ)是动态反应池重要的工作参数。通过调节这两者之间的大小，控制反应程度，提高反应效率，选择合适的动态“带通”。

作为优选，步骤(2)和步骤(3)中，ICP-MS的调谐、测定过程中，反应气流量为0.60mL/min，低质量截取阈值为0.50。

本发明采用动态反应池模式，测量的目标为⁷⁵As¹⁶O，电离能发生了改变，随着积分时间的增加，样品的测试结果及回收率指标均先下降后趋于稳定。这是由于采用较少的积分时间，目标离子未被完全采集，干扰离子仍有一部分存在。为改善高电离能的计数统计误差。作为优选，步骤(2)和步骤(3)中，ICP-MS的测定过程中，积分时间为3000ms。

对烟叶质控样品溶液进行多次测量，测量次数优选为10-20次。多次测量的结果的平均值即为烟叶质控样品溶液中的砷含量。但，在此之前，需对各测量值进行均匀性和稳定性检验，均匀性检验合格后，证明该质控样品其中一部分的特性值与另一部分特性值之间差异很小，可认为一致；稳定性检验合格后，证明该质控样品在规定的时间间隔内，组分能保持在规定的范围之内。通过两项检验后方可证明该质控样品稳定可靠，下一步的定值过程结果有效。任何一项检验不合格，说明该试样不具备作质量控制样品的基本条件。

作为优选，步骤(4)中，借助SPPS软件对所述测量值进行统计分析，检验各测量值的均匀性，若各测量值不存在显著性差异，所述的平均值作为所述烟叶质控样品中砷含量的真实值；若各测量值存在显著性差异，则结束测定。

作为优选，所述均匀性检验的显著性条件为：显著性水平α＝0.05。

均匀性检验合格后，对步骤(4)的测量值进行ADF检验来验证其稳定性，利用Eviews软件对所述测量值进行ADF检验，若所述测量值的时间序列是稳定的，则说明定值成功；若所述测量值的时间序列是非稳定的，则结束测定。

化学分析领域，稳定性检验常用的统计方法包括t检验法、方法允差法、一致性检验法、标准不确定法。而ADF检验则是一种较为实用的宏观经济学领域的时间序列检验法，该方法具体牵涉到数学建模，较上述化学领域常用的方法更能反映、描述动态结构。ADF检验在化学领域应用极少，未检索到相关文献或研究报告，属于知识迁移渗透的新领域，具备一定的创造性。由于每次称取质控样品的位置都是随机的，因此该过程更适宜用擅长动态结构描述的检验法来判断测量数据的稳定性，以此来验证整个过程是否处于测定的最佳状态，避免一些不必要的误差对测量数据的影响，从而提高测量的准确度。

所述ADF检验选择以下三个模型进行：

模型1：

模型2：

模型3：

其中，α为常数项，ε_t为残差项，ΔX_t为时间序列，t为时间变量，t＝1,2,3,...，β_t为趋势项，β_i、δ为系数。

实际检验时从模型3开始，然后模型2，模型1。何时检验拒绝零假设H₀:δ＝0，即时间序列不存在单位根，何时停止检验，此时可以判定原数据稳定。否则，就要继续检验，直到检验完模型1为止。当三个模型的检验结果都不能拒绝零假设时，就可以认为时间序列是非稳定的。

作为优选，所述ADF检验的显著水平为1％。

本发明方法还包括步骤(5)：对烟叶质控样品开展不确定度评定。

经识别分析，烟叶质控样品定值结果的不确定度主要有样品制备、标准曲线拟合、重复性测量、样品不均匀性、样品不稳定性等五要素构成。建立不确定度评定的数学模型可表示为：

$x=\stackrel{\‾}{x}\±\stackrel{\‾}{x}\sqrt{{{\mathrm{\μ}}_1}^2+{{\mathrm{\μ}}_2}^2+{{\mathrm{\μ}}_3}^2+{{\mathrm{\μ}}_4}^2+{{\mathrm{\μ}}_5}^2}$

式中：

x——样品中砷含量，单位：mg/kg；

——烟叶质控样品砷的定值结果，单位：mg/kg；

μ₁——样品制备引入的不确定度分量；

μ₂——标准曲线拟合引入的不确定度分量；

μ₃——重复性测量引入的不确定度分量；

μ₄——样品不均匀性引入的不确定度分量；

μ₅——样品不稳定性引入的不确定度分量。

本发明还包括采用所述的定值方法制得的烟叶质控样品。

另外，本发明还包括将所述的烟叶质控样品在烟叶中砷含量的测定中的应用。

将砷含量定值成功的烟叶质控样品应用于实际工作中，对烟草制品中砷含量检验实行质量控制。砷含量是一计量特性值，故可选用基于正态分布，灵敏度高的图。

利用实施例的质控样品对测量过程展开监控，收集数据，然后将收集的预备数据合理分成20个子组并计算各组样本的平均数和极差R_i。

本发明方法适用性和操作性强，均匀性好，稳定性高，能科学有效监控分析过程，确保测定结果的准确度。

附图说明

图1为Cell GasA不同取值下，氧化砷灵敏度和检出限(LOD)的变化趋势图；

图2为RPQ不同取值下，氧化砷灵敏度和背景等效浓度(BEC)的变化趋势图；

图3为质控样品砷含量均值-极差控制图。

具体实施方式

以下实施例按上述操作方法实施：

本实施例主要针对方法的建立展开叙述，具体是建立一种电感耦合等离子体质谱法测定烟叶样品中的砷含量。

1.试剂

1.1水，超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)

1.2浓硝酸，质量分数65％(德国默克公司)

1.2.1标准空白溶液：5％硝酸

1.3过氧化氢，质量分数30％(德国默克公司)

1.4调谐液10μg/L：Ba、Cd、Ce、Cu、In、Mg、Pb、Rh、U调谐液(1％硝酸介质)

1.5 1000ug/mL砷标准储备液

1.5.1砷标准工作液

用5％硝酸将砷标准储备液依次稀释至0.5ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L的标准工作液(标准溶液)，现配现用，浓度应覆盖试样中预计检测的砷含量。

1.6 1000mg/L铑标准储备液

1.6.1铑内标溶液

用5％硝酸将铑标准储备液稀释至0.1ug/L作为内标溶液，现配现用。

1.7液氩(纯度大于99.999％)

2.仪器设备

2.1分析天平(MettlerXS204型，感量0.0001g)

2.2超纯水处理系统(Milli-Q Synthesis型，美国Millipore公司)

2.3密闭微波消解仪(Mars Xpress型，美国CEM公司)、

2.4电感耦合等离子体质谱仪(PE公司，DRC-e型号)

3.待测样品：

烟叶质控样品：选自2013年河南省南阳市内乡县级产区，云87品种，经过定级的中部叶。

实施例1

步骤(1)：配置溶液：

(1-1)：样品前处理：

按照烟草行业标准YC/T 31-1996《烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》制备烟草粉末样品，并测定烟草粉末样品的水分含量。准确称取试样0.2500g(精确至0.0001g)，置于微波消解罐中，加入6mL硝酸(65％质量浓度)及2mL过氧化氢(30％质量浓度)，旋紧密封。按表1所示的微波消解程序进行消解，至消解完全，溶液呈无色透明状液体(消解溶液)。用同样的方法制备样品空白。

表1

定容

消解完毕，待温度降至室温后取出消解罐；直接将消解溶液转移至50mL塑料样品瓶中，用超纯水冲洗消解罐3～4次，清洗液一并转移至样品瓶中，然后用超纯水定容并摇匀得试样液(烟叶质控样品溶液)；

(1-2)：标准溶液配制

用5％硝酸将1000ug/mL砷标准储备液稀释成ρ＝1000ug/L砷一级使用液。分别准确移取0.5mL、1mL、2mL、5mL、10mL的砷一级使用液转移至1000mL容量瓶中，用5％硝酸定容至刻度，得到的浓度分别为0.5ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L的标准溶液。标准工作液(标准溶液)需现配现用，浓度应覆盖试样中预计检测的砷含量。

(1-3)：内标溶液配制

用5％硝酸将铑标准储备液稀释至0.1ug/L作为内标溶液，现配现用。

步骤(2)：测定标准溶液，并绘制标准曲线：

(2-1)：电感耦合等离子体质谱仪工作参数

采用调谐液调谐电感耦合等离子体质谱仪至最佳工作环境，电感耦合等离子体质谱仪主要工作参数如表2所示：

表2

(2-2)：标准曲线绘制

仪器调谐完毕后，将内标进样管插入0.1ug/L铑内标溶液中，进样管依次插入标准空白溶液，不同浓度的砷标准溶液。在仪器选定的参数下，用蠕动泵提升进样，注入电感耦合等离子体质谱仪中，记录各自氧化砷和铑的计数率(CPS)。以标准溶液浓度为横坐标，仪器测得氧化砷计数率与铑计数率比值为纵坐标作图，建立工作曲线。对各数据点进行线性回归，拟合得氧化砷浓度关系的回归方程为Y＝0.0795X+0.0004，R＝0.9991；

步骤(3)：样品测定

分别吸取样品空白溶液，样品溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，在选定的仪器参数下，得到待测元素氧化砷与铑计数率比值代入所制作的回归方程，求得样品空白溶液和样品溶液中氧化砷浓度。

计算公式为：

式中：

X——样品中氧化砷的含量，单位为mg/kg

C——样品溶液浓度，单位为ug/L

C₀——样品空白溶液浓度，单位为ug/L

V——样品溶液体积，单位为mL

m——样品质量，单位为g

w——样品水分含量，单位为％

样品定值：

在相同条件下，准确称取烟叶质控样品20份，按上述技术方案进行样品制备及独立测量。

步骤(4)：均匀性和稳定性检验：

(4-1)：均匀性检验：

均匀性检验的取样方式严格遵循从待定特性量值可能出现差异的部位抽取，取样点的分布应使所取样品对于总体样品有足够的代表性。由于本质控样品为粉末状物质，因此分别从上部、中部、下部各称取6份试样作为均匀性检验的样本，由同一操作员按上述方法，使用相同的测试设备，在短时间间隔内连续测定，每份试样重复3次，测试结果见表3：

表3

﹡均值差的显著性水平α＝0.05

在显著性水平α＝0.05下，借助SPSS17.0软件，采用F检验法对上表数据进行统计分析。通过计算得相伴概率值P＝0.473，大于0.05，这说明烟叶质控样品的砷含量在显著性水平α＝0.05条件下不存在显著性差异，可认为砷在样品中均匀分布。

(4-2)：稳定性检验：

由于烟叶粉末具有吸湿性，因此需对稳定性检验样品采取白蜡封口，置入干燥器内于阴凉处避光保存。在12月的时间内，对不同存放期的质控样品进行稳定性检验。监测按先密后疏原则，分别在第1、2、4、6、9、12个月实施。每次从样品中随机称取6份，由同一操作员按上述方法，使用相同的测试设备，在短时间间隔内连续测定，每份试样重复3次。

ADF检验选择以下三个模型进行：

模型1：

模型2：

模型3：

其中，模型3中的t为时间变量，代表了时间序列随时间变化的某种趋势，βt为趋势项。三个模型的零假设均是H₀:δ＝0，即存在一单位根，时间序列是随机游走序列，也就是说时间序列是非稳定的。此外，α为常数项，ε_t为残差项。模型1与另两个模型的区别在于是否包含常数项与趋势项。

实际检验时从模型3开始，然后模型2，模型1。何时检验拒绝零假设H₀:δ＝0，即时间序列不存在单位根，何时停止检验，此时可以判定原数据稳定。否则，就要继续检验，直到检验完模型1为止。当三个模型的检验结果都不能拒绝零假设时，就可以认为时间序列是非稳定的。

利用Eviews软件对表3所示的测量值进行ADF检验，Eviews软件具体输出结果如表4所示：

表4

由表4可知，砷的ADF检验值为-6.922023，小于显著性水平为1％的临界值。因此，可认为质控样品的砷在1％的显著水平下稳定可靠，符合稳定性要求。

综上所述：本定值方法均匀性好，稳定性高，20次平行实验的平均结果为：砷含量0.285mg/kg。该定值结果即作为烟叶质控样品的靶值。

原理分析：

本发明新建了一种电感耦合等离子体质谱法测定烟叶样品中的砷含量。根据烟叶样品的理化特性，对测定物、反应模式、内标物、仪器参数等进行了优化比对，而这些正是本技术方案具备突出的实质性特点和显著性进步，具体包括：

(1)测定模式选择：测定物的选择：

为验证DRC消除干扰的效果，实验选取标准模式和DRC模式分别对样品展开测定，并采用有证标准物质GBW07602灌木枝叶进行准确度的量值溯源，进行准确性测定，结果见表5：

表5

由表5获知，采用标准模式测定结果明显较DRC模式偏高，DRC模式测定灌木枝叶的砷更接近认定的中心值，说明DRC模式抗干扰能力较强，测定结果更准确可靠。

此外，实验还进一步考察不同模式下的日内及日间重复性，重复性测定比对结果见表6，使用DRC模式测量的日内及日间重复性均优于标准模式。

表6

综上，本发明方法的测试准确度和重复性更佳。

(2)内标物的选择：

为更科学合理地选择内标物，本发明加入半定量分析试验。以10ug/L调谐液为标准建立曲线，并以此曲线为基准，对不同产区、不同部位、不同品种的9个烟叶样品进行半定量分析，选择扫描全谱范围内所有元素，采集样品中元素和浓度的相关信息。通过实验比对，找寻烟叶中信号值低,干扰较小的元素，并结合质量数、电离度、操作性、适用性等因素，最终确定使用¹⁰³Rh为⁷⁵As¹⁶O的内标元素。

(3)优化反应气流量及低质量截取数:

反应气流量(Cell Gas A)与低质量截取阈值(RPQ)是动态反应池重要的工作参数。通过调节这两者之间的大小，控制反应程度，提高反应效率，选择合适的动态“带通”。

为获得最佳的工作条件，需要对反应气流量与低质量截取阈值进行条件试验。本试验测定了反应气流量从0.1mL/min到2.0mL/min，低质量截取阈值从0.1到0.9梯度变化，不同条件下砷标准溶液(10ppb)及标准空白溶液的灵敏度，结果见图1、图2，其中，图1中，线1表示标准溶液、线2为合成所得、线3表示标准空白溶液。图2为RPQ不同取值下，氧化砷灵敏度和背景等效浓度(BEC)的变化趋势图(图2中，实线1表示标准溶液，实线2为合成所得，实线3表示标准空白溶液)。其中，BEC为背景等效浓度，是指待测元素质量数处的背景绝对计数值相当的元素浓度值，在动态反应池技术消除干扰应用方面,BEC是表征和衡量方法检测能力的重要指标。BEC越小，说明该方法的灵敏度越高。

图1、2表明，随着Cell GasA及RPQ逐渐增大，标准溶液及标准空白溶液的灵敏度呈现相同趋势，均为先上升到达顶点后下降的过程。这是因为当流量较小时，反应气不足以与砷完全结合；较大时则容易发生二次副反应。而动态“带通”设置不合理，可能会导致目标离子损失或干扰离子随目标离子一同进入四级杆。因此，对于不同元素，会存在一个最佳的Cell Gas A及RPQ。在此条件下，BEC和LOD最小，方法的灵敏度最高。本试验测量氧化砷时，取氧气流量为0.60mL/min，RPQ为0.50。

(4)积分时间选择：

通常情况下，ICP-MS的数据采集选择跳峰测量模式。YC/T 380-2010推荐测量⁷⁵As所需的积分时间为1000ms，即驻留时间(Dwell time)为50ms，每处扫描20次。但由于本实验测量的为⁷⁵As¹⁶O，电离能发生了改变，因而本发明对积分时间进行了研究。通过对烟叶质控样品实测结果及加入定量标液后的回收率来选择最佳积分时间。表7为积分时间对测试结果的影响，通过表7可知，随着积分时间的增加，样品的测试结果及回收率指标均先下降后趋于稳定。这是由于采用较少的积分时间,目标离子未被完全采集，干扰离子仍有一部分存在。综合考虑准确性、分析效率及检测成本，本发明将积分时间确定为3000ms,即驻留时间为150ms，以此改善高电离能的计数统计误差。

表7

(5)增加监控元素¹³C：

在测定砷元素时加入3％的甲醇，能将信号强度提高约3.6倍。这种信号增强现象可能是带正电的碳物种与高电离能的砷在等离子体的中央区域发生了电荷转移反应，从而促进了分析物的电离。因此，本发明在方法设定时，加入¹³C作为监控元素，密切跟踪砷的离子化效能。当样品溶液的¹³C信号值不能很好地维持稳定在某一水平，出现瞬间骤然增大或急剧震荡的情况，可以推断样品中的砷可能发生增敏效应，测定结果容易出现波动偏差，影响定值结果的准确性和精密度。

针对烟叶质控样品开展不确定度评定：

经识别分析，烟叶质控样品定值结果的不确定度主要有样品制备、标准曲线拟合、重复性测量、样品不均匀性、样品不稳定性等五要素构成。建立不确定度评定的数学模型可表示为：

$x=\stackrel{\‾}{x}\±\stackrel{\‾}{x}\sqrt{{{\mathrm{\μ}}_1}^2+{{\mathrm{\μ}}_2}^2+{{\mathrm{\μ}}_3}^2+{{\mathrm{\μ}}_4}^2+{{\mathrm{\μ}}_5}^2}$

式中：

x——样品中砷含量，单位：mg/kg

——烟叶质控样品砷的定值结果，单位：mg/kg

μ₁——样品制备引入的不确定度分量

μ₂——标准曲线拟合引入的不确定度分量

μ₃——重复性测量引入的不确定度分量

μ₄——样品不均匀性引入的不确定度分量

μ₅——样品不稳定性引入的不确定度分量

(1)样品制备引入的不确定度

样品制备过程的不确定度来源包括烘箱风速及箱内温度引入μ₁(t)、天平称量引入μ₁(m)、移液枪加样引入μ₁(V_a)、消解后定容引入μ₁(V_b)、标准溶液配制引入μ₁(s)等。因此，

$u_1=\sqrt{{\mathrm{\μ}}_1{\left(t\right)}^2+{\mathrm{\μ}}_1{\left(m\right)}^2+{\mathrm{\μ}}_1{\left(V_a\right)}^2+{\mathrm{\μ}}_1{\left(V_b\right)}^2+{\mathrm{\μ}}_1{\left(s\right)}^2}=0.0121$

(2)标准曲线拟合引入的不确定度

本技术方案采用内标法进行砷的定量。通过对各数据点进行线性回归，拟合曲线。由于拟合曲线本身具有不确定性，因此借用贝塞尔曲线，将实验标准偏差转化得到标准曲线拟合引入的不确定度。经计算，求得μ₂＝0.0236

(3)样品重复性测量引入的不确定度

在重复性条件下，准确称取烟叶质控样品6份，按上述技术方案进行样品制备及独立测量，计算测量结果的相对标准不确定度。经计算，求得μ₃＝0.0144

(4)样品不均匀性引入的不确定度

采用方差分析法评估因样品不均匀性引入的不确定度。对上述均匀性检验结果进行组间方差及组内方差的计算，求得μ₄＝0.0244

(5)样品不稳定性引入的不确定度

μ₅的计算过程同μ₄，计算得到μ₅＝0.0308

因各个分量相互独立不相关，烟叶质控样品砷含量测定结果的标准不确定度

取置信概率为95％时，包含因子K＝2，扩展不确定度U＝K×μ＝0.028

综上，烟叶质控样品砷含量不确定度表达式为(0.285±0.028)mg/kg，K＝2

应用例1

将砷含量定值成功的烟叶质控样品应用于实际工作中，对烟草制品中砷含量检验实行质量控制。砷含量是一计量特性值，故可选用基于正态分布，灵敏度高的图。

利用实施例的质控样品对测量过程展开监控，收集数据，然后将收集的预备数据合理分成20个子组并计算各组样本的平均数和极差R_i。质量控制数据计算结果见表8：

表8

通过Minitab16计算得样本的总均值平均样本极差

当子组大小n＝5时，R图系数D₄＝2.114，D₃＝0，计算得到R图的上下限分别为：

${\mathrm{UCL}}_R=D_4\stackrel{\‾}{R}=2.114\×0.0127=0.0268;$

${\mathrm{CL}}_R=\stackrel{\‾}{R}=0.0127;$

${\mathrm{LCL}}_R=D_3\stackrel{\‾}{R}=-;$

当子组大小n＝5时，图系数A₂＝0.577。计算得到X图的上下限分别为：

$UCLx=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{X}}+A_2\stackrel{\‾}{R}=0.2848+0.577\×0.0127=0.2921;$

$CLx=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{X}}=0.2848;$

$LCLx=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{X}}-A_2\stackrel{\‾}{R}=0.2848-0.577\×0.0127=\mathrm{0.2775.}$

Claims (10)

1.一种烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：分别配制烟叶质控样品溶液，空白溶液和标准溶液；

步骤(2)：采用动态反应池模式对ICP-MS进行调谐；随后测定标准溶液，并制作标准工作曲线；

步骤(3)：在步骤(2)的测试条件下测定空白溶液；随后对烟叶质控样品溶液进行多次砷含量的测定；

步骤(4)：对烟叶质控样品溶液的各测量值进行均匀性和稳定性检验，检验合格后，求得各测量值的平均值即为烟叶质控样品的砷含量。

2.如权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，烟叶质控样品经微波消解后，经水稀释制得烟叶质控样品溶液；

微波消解过程中，所采用的消解液为体积比为3:1的65wt％的硝酸和30wt％的过氧化氢；其中，每克烟叶质控样品投加30-35mL的消解液。

3.如权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，微波消解过程依次进行以下消解程序：

(a)：消解功率为1600W，阶升至100℃，消解5min；

(b)：消解功率为1600W，阶升至130℃，消解5min；

(c)：消解功率为1600W，阶升至160℃，消解5min；

(d)：消解功率为1600W，阶升至190℃，消解20min。

4.如权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)采用内标法测定，添加的内标物为¹⁰³Rh标准溶液。

5.如权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，步骤(4)中，借助SPPS软件对所述测量值进行统计分析，检验各测量值的均匀性，若各测量值不存在显著性差异，所述的平均值作为所述烟叶质控样品中砷含量的真实值；若各测量值存在显著性差异，则结束测定。

6.根据权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，所述均匀性检验的显著性条件为：显著性水平α＝0.05。

7.如权利要求5所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，均匀性检验合格后，对步骤(4)的测量值进行ADF检验来验证其稳定性，利用Eviews软件对所述测量值进行ADF检验，若所述测量值的时间序列是稳定的，则说明定值成功；若所述测量值的时间序列是非稳定的，则结束测定。

8.根据权利要求7所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，所述ADF检验的显著水平为1％。

9.根据权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，ICP-MS的调谐、测定过程中，反应气流量为0.60mL/min，低质量截取阈值为0.50。

10.根据权利要求1所述的烟叶质控样品砷含量的定值方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，ICP-MS的测定过程中，积分时间为3000ms。