硫酸鈰催化分光光度法測(cè)定水碘的不確定度評(píng)定

金月

（盤錦檢驗(yàn)檢測(cè)中心 遼寧盤錦 124010）

1 前言

測(cè)量不確定度作為與檢測(cè)結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)認(rèn)定評(píng)審及能力驗(yàn)證中不可或缺[1]。本文依據(jù) 《適合缺碘和高碘地區(qū)水碘檢測(cè)的方法研究》[2]和JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[3]，以硫酸鈰催化分光光度法測(cè)定水碘考核樣品為例，分析測(cè)量結(jié)果的不確定度來源。

2 材料與方法

2.1 主要儀器與試劑

UV-5200 型紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）；ZSB-728 型恒溫水浴箱（上海智城分析儀器制造有限公司）；VORTEX-GENIE2 型旋渦混合器（美國 SI 公司）；1 000 μL 移液器（賽默飛世爾科技公司）；I-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（GSB 04-2834-2011，1 000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；水碘成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（60±6）μg/L，來自國家碘缺乏病參照實(shí)驗(yàn)室。

2.2 方法

依據(jù)《適合缺碘及高碘地區(qū)水碘的檢測(cè)方法》中濃度水碘（范圍 0～100 μg/L）的測(cè)定。

2.3 不確定度分析

2.3.1 數(shù)學(xué)模型

其中，C—碘的濃度（μg/L）；lnA—以無理數(shù) e 為底的吸光度的對(duì)數(shù)；b—工作曲線斜率；a—工作曲線截距。

2.3.2 不確定度分量

（1）測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量 uArel；（2）有證標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液引入的不確定度分量uB1rel；（3）標(biāo)準(zhǔn)系列配制過程引入的不確定度分量uB2rel；（4）移液器取樣體積引入的不確定度分量uB3rel；（5）校準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量uB4rel；（6）方法回收率引入的不確定度分量uB5rel；（7）儀器量化誤差引入的不確定度分量uB6rel。

2.4 不確定度分量評(píng)定

2.4.1 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量uArel

uArel對(duì)考核樣品溶液進(jìn)行平行雙樣測(cè)定，測(cè)量結(jié)果為 55.24 μg/L、55.04 μg/L，算術(shù)平均值為 55.1 μg/L，重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.141 μg/L。

2.4.2 有證標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液引入的不確定度分量uB1rel

I-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 ρ1=1 000 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)溶液證書給出的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.7%，I-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的不確定度分量uB1rel=0.7%。

2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)使用液及標(biāo)準(zhǔn)系列配制引入的不確定度分量uB2rel

標(biāo)準(zhǔn)使用液 ρ2=1 μg/mL，配制過程:（1）空容量瓶（100 mL）中加入標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1.00 mL），用移液管（1 mL）吸??；（2）定容；（3）空容量瓶（100 mL）中加入標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（10.00 mL），用移液管（10 mL）吸取；（4）定容。

標(biāo)準(zhǔn)系列配制:（1）準(zhǔn)備 6 只空容量瓶（100 mL）；（2）分別采用移液管將I-標(biāo)準(zhǔn)使用液吸入容量瓶?jī)?nèi)，含量依次為 0 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL，濃度均為 1 μg/mL；（3）用 NaOH 溶液（0.1%）定容，碘濃度依次為 0 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、60 μg/L、80 μg/L、100 μg/L。在標(biāo)準(zhǔn)系列配制中，只用最高濃度點(diǎn)的分量來代替整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列配制中的不確定度分量參加合成。在標(biāo)準(zhǔn)系列的配制中，引入的不確定度分量分別是標(biāo)準(zhǔn)使用液(1 μg/mL)的不確定度分量，10 mL 刻度吸管引入的分量，100 mL 容量瓶引入的分量。根據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器》國家檢定規(guī)程的規(guī)定[4]，各玻璃器材容量允差及溫度差異帶來的不確定度詳見表1。

表1 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液使用到玻璃器材的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)使用液ρ2的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

2.4.4 移液器取樣體積引入的不確定度分量uB3rel

容量允差:根據(jù)JJG 646—2006 國家檢定規(guī)程的規(guī)定[5]，1 000 μL 移液器檢定點(diǎn)為 1 000 μL 時(shí)最大允許誤差為±1.0%，即0.01 mL。按三角分布，則最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:檢定規(guī)程規(guī)定測(cè)量重復(fù)性≤0.5%，即重復(fù)移取樣品體積的重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.005 mL。由以上2 項(xiàng)不確定度分量引起的體積的不確定度為=0.006 5 mL。

則移液器取樣體積引入的不確定度分量uB3rel=0.006 5 mL/1 mL×100%=0.65%。

2.4.5 校準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度分量uB4rel[6]

由表2可知，碘含量100 μg/L 對(duì)應(yīng)的吸光度平均值為0.140，當(dāng)?shù)夂繛? 時(shí)，對(duì)應(yīng)的吸光度平均值為1.503，且隨著碘含量的增加，對(duì)應(yīng)吸光度平均值隨之減小，故2 者呈反比關(guān)系。

表2 碘標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的測(cè)定結(jié)果

由最小二乘法原理進(jìn)行擬合求得校準(zhǔn)曲線，C=a+blnA，a=17.141 5，b=－42.040 9，r=0.999 9。

標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)信號(hào)殘差的標(biāo)準(zhǔn)差:

其中，xj—各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度對(duì)應(yīng)響應(yīng)值的對(duì)數(shù)lnA；x—根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出的理論響應(yīng)值的對(duì)數(shù)lnA；n—標(biāo)準(zhǔn)溶液的總測(cè)定次數(shù)(每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行2 次測(cè)量共 12 次)。

校準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

其中，sR—標(biāo)準(zhǔn)溶液相應(yīng)信號(hào)殘差的標(biāo)準(zhǔn)差；n1—試樣中待測(cè)物質(zhì)含量的測(cè)量次數(shù)(2 次)；n2—標(biāo)準(zhǔn)溶液的總測(cè)定次數(shù)(每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行兩次測(cè)量共12 次)；c—待測(cè)物的測(cè)定結(jié)果—標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)濃度的平均值；cj—參與擬合的每一次測(cè)量的每一標(biāo)準(zhǔn)溶液含量 (根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出的理論值)；b—標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率。

校準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.4.6 方法回收率引入的不確定度分量uB5rel[7]

6 次測(cè)定結(jié)果為 59.57μg/L、59.44μg/L、60.14μg/L、60=0.9993，n=6，s(x)=0.627 μg/L，x=59.96 μg/L。

u(xs)=6 μg/L/2=3 μg/L，xs=60 μg/L。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式:

其中，Pm—標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率；s(x)—標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多次測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；—標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多次測(cè)定的平均值；n—標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定次數(shù)；u(xs)—證書上給定的數(shù)據(jù)得知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；xs—標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上給出的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的約定真值。

進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，確定是否需要使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果對(duì)樣品測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行校正:

查t 值表，在自由度為5，95%置信概率下的tp(υ)為 2.57，t＜tp(υ)，與 1 之間不存在顯著性差異，同時(shí)測(cè)定的水樣的結(jié)果不需要用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。

2.4.7 儀器量化誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB6rel

UV-5200 紫外可見分光光度計(jì)檢定證書提供的最大允許誤差為 0.6%，k=2。則 uB6rel=0.6% /2=0.30%。各不確定度分量匯總詳見表3。

表3 各不確定度分量匯總

2.5 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.6 報(bào)告結(jié)果

取 k=2，擴(kuò)展不確定度:U=0.72 μg/L×2=1.44 μg/L，即水碘盲樣測(cè)定結(jié)果報(bào)出為:c=55.1μg/L，U=1.44μg/L。

3 結(jié)語

上述數(shù)據(jù)表明，在各不確定度分量中，有證標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液及移液器取樣體積引入的不確定度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)較大，其次是標(biāo)準(zhǔn)系列配制。由此提示人們購買相對(duì)擴(kuò)展不確定度較小的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，定期對(duì)移液器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證移液器的準(zhǔn)確性。另外，試驗(yàn)所用玻璃器具應(yīng)保證不被污染，實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間，保持實(shí)驗(yàn)操作手法的一致性和準(zhǔn)確性，才能得到可靠的檢測(cè)結(jié)果[8,9]。檢測(cè)結(jié)果的可信度很大程度上取決與不確定度的大小，檢測(cè)結(jié)果中附有不確定度評(píng)定才使結(jié)果具有實(shí)際意義。