ICP-MS測定礦泉水中鋰和鍶含量的不確定度分析

廖麗榮，杜 白，劉 玉

(國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，云 南昆明 650218)

鋰、鍶、鋅和硒是天然飲用礦泉水中的有益微量元素，其傳統(tǒng)的測試方法比較繁瑣，更無法實現(xiàn)同時測定。隨著電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)的發(fā)展，利用ICP-MS同時測定礦泉水中的鋰、鍶、鋅和硒的應(yīng)用將越來越廣泛。本文根據(jù)JJF1059-19995《測量不確定度評定和表示》的要求對ICP-MS測定天然礦泉水中鋰、鍶、鋅和硒含量的不確定度進行了分析和評定。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

儀器：Xseries2 ICP-MS 光譜儀(美國熱電公司)

試劑：HNO31%，優(yōu)級純；超純水：電阻率> 18.2MΩ·cm(英國ELGA超純水設(shè)備)的去離子水；混合標準溶液：7Li、88Sr

1.2 方法步驟

開機后，待儀器真空度達到要求后使用質(zhì)譜調(diào)試液調(diào)試儀器到穩(wěn)定狀態(tài)(表1)，引入在線內(nèi)標消除其中的質(zhì)譜干擾和其他物理干擾，然后進標準系列由儀器自動繪制標準曲線試劑空白和樣品溶液濃度分別進行測得。

表1 ICP-MS儀器主要工作參數(shù)

1.3 數(shù)學模型

ρ(Li，Sr)=ρV1/V

其中，ρ(Li，Sr)為樣品中鋰和鍶的質(zhì)量濃度，μg/ mL；ρ為從擬合的標準曲線上讀取得礦泉水中鋰和鍶的濃度，μg/ mL；V1為測定樣品的體積，mL；V 為原測定樣品的體積，mL。

2 標準不確定度的評定

2.1 不確定度的來源分析

測定過程中不確定度的主要來源有：樣品重復性測定不確定度、標準曲線擬合的不確定度、標準儲備液和標準溶液配制不確定、分析儀器測定的相對不確定度和空白試劑不確定度。

2.2 A標準類不確定度

2.2.1 樣品重復性測定引起的不確定度

由于ICP-MS在測定過程中的實時波動，導致儀器的精密度有略有波動。對礦泉水試樣進行6次重復性測試，其測定結(jié)果見表2。

表2 重復多次測定結(jié)果及計算

其標準不確定度為：

2.2.2 標準曲線引起的不確定度

將標準儲備液配置成0.10μg/mL，0.20μg/mL，0.50μg/mL和1.0μg/mL的標準系列，分別測定標準溶液系列兩次，結(jié)果見表3。

表3 標準系列和信號強度

根據(jù)最小二乘法擬合的標準曲線回歸方程分別為：

yLi=9955.8x+73.313 相關(guān)系數(shù)r=0.9998ySr=21254x+80.988相關(guān)系數(shù)r=0.9995

由于ICP-MS質(zhì)譜儀器的受到周圍環(huán)境、電流和儀器本身的等各項性能的隨機波動，儀器給出的信號值略有波動，由回歸曲線所得的濃度值其不確定度為：

式中：

p—標準溶液測定次數(shù)，2次

n—標準溶液擬合標準曲線的標準數(shù)，4個

b—標準曲線斜率，Li，Sr分別為9955.8，21254

xpred—樣品的平均濃度

求得u2，Li=0.53%，u2，Sr=0.69%

2.3 B 類不確定度評定

對飲用礦泉水測定過程中的難以標準化確定的因素進行B類不確定的評定，測定過程中主要有以下幾類：

2.3.1 標準儲備溶液(1 000μg/mL)稀釋引起的不確定度

用10mL的標準移液管取10mL儲備液到1 000mL容量瓶中，用1%的硝酸定容并搖勻，得到10μg/mL標準使用液；再用10mL的標準移液管取10mL使用液到1 000mL容量瓶中，用1%的硝酸定容并搖勻，得到0.10μg/mL標準溶液；用10mL的標準移液管取10mL使用液到500mL容量瓶中得到0.20μg/mL標準溶液；用25mL的標準移液管取25mL使用液到500mL容量瓶中得到0.50μg/mL標準溶液；用50mL的標準移液管取10mL使用液到500mL容量瓶中得到1.00μg/mL標準溶液。

表4 移液管不確定度的計算

u3.2.T=((0.004/10)2+(0.009/25)2+(0.018/50)2)1/2=0.00065。

表5 容量瓶的不確定度計算

綜上所述，由標準儲備液稀釋配制的不確定度合成：

2.3.2 分析儀器的不確定度

根據(jù)儀器檢定給出的穩(wěn)定性得分析儀器對鋰和鍶的相對不確定度分別為：

2.3.3 試劑空白的不確定度

本次試驗所用試劑為1%的優(yōu)級純HNO3和電阻率> 18.2MΩ·cm的超純水，試劑空白所產(chǎn)生不確定度可以忽略不計。

3 不確定度的合成

對不確定度的各分量進行合成，因各分量間的不相關(guān)性而采用方和根方式合成方法：

4 擴展不確定度及結(jié)果報告

按95%置信水平，k值取2，分別得到樣品中鋰和鍶的擴展不確定度ULi和USr如下：

5 結(jié) 論

采用ICP-MS測定飲用天然礦泉水中的鋰和鍶的含量，可以分別表示為：ρLi=(0.011±0.001)μg/ mL，ρSr=(0.108±0.002)μg/ mL。通過測量不確定度的評定，在確實掌握ICP- MS 法測定礦泉水中鋰和鍶，其結(jié)果的準確性，能夠確保檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

參 考 文 獻

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局.測量不確定度評定與表示[S].JJF 1059-1999，1999.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.飲用天然礦泉水檢驗方法[S].GB/T 8538-2008，2008.

[3]蘇成華 原子熒光法測定天然礦泉水中砷的不確定度評定[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志.2010(6).