電感耦合等離子體發射光譜法測量青海地區礦泉水中鍶含量的不確定度

張 瑩，鞠青海，顧錫龍，周 冰

（青海省地質礦產測試應用中心, 青海 西寧 810008）

電感耦合等離子體發射光譜法測量青海地區礦泉水中鍶含量的不確定度

張 瑩，鞠青海，顧錫龍，周 冰

（青海省地質礦產測試應用中心, 青海 西寧 810008）

采用電感耦合等離子體發射光譜（ICP-AES）法測定礦泉水中鍶的不確定度。分析了標準溶液配制過程及儀器測定過程的各種不確定度影響因素，對各不確定度分量進行了評定與計算，當鍶的質量濃度為0.8373 mg/L 時，測量結果的擴展不確定度為 0.0192 mg/L(k=2)。該法適合于以線性回歸法得出檢測結果的不確定度評估。

不確定度；ICP-AES；礦泉水；鍶

青海省是我國長江、黃河、瀾滄江三江源頭所在，有豐富的水資源；青海也是富鍶地區，礦泉水大都是富含鍶的。因此，分析計算青海地區礦泉水中的鍶含量的不確定度具有十分必要的意義。中國實驗室國家認可委(CNAL)認可準則要求實驗室對測量結果進行不確定度評定。對測量結果進行不確定的分析可以定量評價測量結果的質量，也是對測量數據真實、客觀的反映。在測量過程中，由于測量用儀器和工具的限制、測量方法的不完善、分析操作和測量環境的變化、測量人員本身的技術水平或經驗的影響，被測量的真值不可能通過測量得到，因此對檢測結果進行不確定度評定具有重要的意義。

等離子體發射光譜法是一種高靈敏度，快捷、準確的新型測試方法，越來越廣泛地應用于食品、醫療、和環保等行業，不過該法目前不是國家標準方法，因此評定該法的不確定度就尤為重要，同時也體現了實驗室管的管理水平和檢測能力。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

鍶標準溶液（100μg/mL），編號：GBW（E） 080 242，由中國計量科學院提供；硝酸（優級純）；超純水；

Optima7 300 V 電感耦合等離子體發射光譜儀（美國熱電公司）；超純水器（四川省成都超純科技有限公司 uPDROMB-200L/H）。

1.2 標準溶液的配置

1.2.1 10μg/mL 鍶標準使用溶液的配制

移取 10.00 mL 鍶標準溶液，編號為 GBW（E）080 242，鍶含量為 100μg/mL（由國家標物中心提供）于 100 mL A 級容量瓶，用 0.5 mol/L 硝酸溶液稀釋至刻度，混勻。此溶液 1 mL 含 10μg 鍶。

1.2.2 鍶標準系列溶液的配制

用 1.00、5.00、10.00、50.00 mL 刻度移液管移取 1.00、5.00、10.00、50.00 mL 標準使用液, 用 2.00 mL 刻度移液管移取 1.50、2.00 mL 經一級稀釋的標準溶液于一系列 100 mL 容量瓶中,各加入 2 mL 硝酸溶液，稀釋至標線,搖勻。此標準系列溶液分別含鍶0.00、0.10、0.50、1.00、1.50、2.00、5.00 mg/L（見表 1）。

表 1 Sr標準系列Table 1 Sr standard series

線性回歸方程

截距系數 a=3 732.3 斜率系數 b=108 150相關系數γ=0.999 8

11 次空白

46.06 45.76 45.96 45.81 46.51 46.41 45.83 45.87 46.59 46.28 45.87

If 平均為 46.053 s=0.260 6檢出限 DL=3s/b=3×0.2606/108150=0.0072（μ g·mL-1）

1.3 重復性實驗

重復性實驗見表2。

表 2 重復性實驗Table 2 Repeatability experiment

1.4 樣品中鍶含量測定結果

在相同條件下，重復測定 l0 次水樣中鍶，按照上述線性關系計算，得到濃度值列于表 3。

表 3 樣品測量值Table 3 Measured value of the sample

對表3的檢測結果進行Q檢驗，按Q檢驗將測量數據由小到大排列：0.831 5 0.834 7 0.835 8 0.836 2 0.836 6 0.838 0 0.838 2 0.839 5 0.832 1。查表 n=10，Q90=0.41。

Q值按下式計算：

Q 值計算值均小于 Q90，證明測量數據中無可疑數據，可全部留用，并求其平均值和標準偏差，列于表3。

2 誤差源分析

通常產生不確定度的因素包括實驗環境、檢測儀器、標準物質、人員操作以及分析方法，其中以分析方法帶來的不確定性較為復雜，從分析方法可以看出，檢測步驟包括標準樣品配制，曲線擬合、儀器分析等，因此測量不確定度來源主要有以下幾方面：

（1）空白溶液測量的不確定度；

（2）儀器測量靈敏度引入的不確定度；

（3）移液管和容量瓶帶來的不確定度；

（4）重復性檢測引入的不確定度。

3 標準不確定度各分量的評定

3.1 空白溶液測量列單次測量值的標準不確定度分量 u （sI）

3.2 儀器測量靈敏度的標準不確定度分量 u（b）

擬合曲線方程上的斜率系數b代表著儀器測量靈敏度,測量靈敏度 u （sb） 引入的不確定度主要由擬合曲線 方程上的斜 率標準不確 定度 u （b） 、溶液 標準物質定值標準不確定度 u （cs ） 、儀器讀數分辨力標準不確定度 u （I讀數） 三部分組成。

3.2.1 擬合曲線方程斜率標準不確定度 u（sb ）

曲線擬合引入的不確定度，按實驗方法對水溶液進行 10 次測量，每個校準曲線的溶液點測量 10次，擬合曲線求c0時產生的標準不確定度，按下式計算

式中: a—標準曲線截距;

b—標準曲線斜率;

p—樣品測量次數(p = 3) ;

n— 標準溶液測量次數 n =3×6=18 (每個濃度進行三次測量) ;

j— 標準溶液測量編號;

c0— 樣品平均質量濃度;

3.2.2 檢 定 用 溶 液 標 準 物 質 定 值 標 準 不 確 定 度u（cs ）

3.2.3 儀 器 讀 數 分 辨 力 引 入 的 標 準 不 確 定 度u （I讀數）

儀器讀數分辨力為±0.001，其半寬為±0.5，均勻分布,= 0.8373μg·mL-1,其讀數分辨力引入的標準不確定度 u （I讀數） 為

因為 u （sb） 、u （cs ） 、u （I讀書） 各自獨立,所以儀器測量靈敏度合成的標準不確定度

3.3 容量瓶、移液管引入的不確定度分量 u （x3）

3.4 測量重復性的不確定度分量

對樣品進行 10 次重復測定，測定結果見表 2。其標準不確定度和相對標準不確定度為：

4 合成不確定度與擴展不確定度

4.1 合成不確定度

各分量互不相關, 按方均根計算合成不確定度:

則合成不確定度為：

4.2 擴展不確定度

置信概率為 95%時，取包含因子 k=2，則擴展不確定度為：

5 測量結果及不確定度表達

6 結 論

通過測量不確定度的評定發現，在質檢系統內廣泛使用不確定度是很有必要的。這不僅大大提高了實驗室數據的可靠性，而且還確保了質檢評價的客觀性。使用 ICP-AES 測定礦泉水中鍶儀器靈敏度的標準不確定度影響較大，因此，需引起檢測人員的注意，以保證檢測工作的質量。

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［2］GB8537-2008 飲用天然礦泉水[S]. 北京: 中國標準出版社, 2009.

［3］郝玉林.化學分析測量不確定度評定應用實例[M]. 北京:中國標準出版社,2011．

［4］JJF 1059- 1999, 測量不確定度評定與表示[ S].

［5］王玉功，拉毛吉，毛振才． 電感耦合等離子體—發射光譜法( IC PAES)快速測定飲用水中 8 種微量元素［J］．分析測試技術與儀器，2008，14(3)：161-163.

［6］ 孟元華，凌霞，毛云中. ICP-OES 法測定水中 12 種金屬元素含量的不確定度分析[J]. 職業與健康, 2012，28(6)：690-692.

［7］張玲帆，陶衛，張磊. ICP—AES 測定水樣中金屬含量的不確定度評定[J].化學分析計量, 2009，18(4)：13-15.

Evaluation of Uncertainty for Determination of Strontium Content in Natural Mineral Water From Qinghai Province by ICP-AES

ZHANG Ying，JU Qing-hai，GU Xi-long，ZHOU Bing
（Geology and Mineral Application Test Center of Qinghai Province, Qinghai Xining 810008，China）

The uncertainty for determining strontium content in natural mineral water was evaluated by modern statistic way. Factors affecting the uncertainty were analyzed from the aspects of solution preparation and instrument detection. And each uncertainty component was evaluated and calculated. When the strontium content in solution was 0.8373mg/L，the expanded uncertainty was 0.0192 mg/L(k=2)．

Natural mineral water；ICP-AES；Uncertainty；Strontium

O 657

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1403-04

2013-11-28

張瑩（1981-），女，青海西寧人，工程師，2004 年畢業于沈陽工業大學應用化學專業，長期從事地質樣品、環境樣品的分析。E-mail：ahaiying0386@sina.com。