砷鈰催化分光光度法測定尿中碘的不確定度評定

張弦

（荊門市疾病預(yù)防控制中心，湖北 荊門 448000）

0 引言

不確定度是由于測量誤差所致被測量值不能肯定的程度，即被測量值的可信賴程度[1-2]。以《砷鈰催化分光光度法測尿中碘》[3]為例，根據(jù)《測量不確定度的評定與表示》[4]，《化學(xué)分析中不確定度的評估指南》[5]和《化學(xué)分析測量不確定度評定》[6]等相關(guān)標準的要求，找出實驗中引入不確定度的主要環(huán)節(jié)并分別加以計算來表征其大小，進而采取一定的控制措施，為有效提高檢測尿中碘的準確度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

主要試劑：過硫酸銨[(NH4)2S2O8]，硫酸(H2SO4)，三氧化二砷(As2O3)，優(yōu)級純；氯化鈉 (NaCl)，氫氧化鈉 (NaOH)，硫酸鈰銨[Ce(NH4)4(SO4)4·2H2O]或四水合硫酸鈰銨[Ce(NH4)4(SO4)4·4H2O]，優(yōu)級純；碘酸鉀 (KIO3)，基準試劑。

主要儀器：消化控溫加熱裝置：恒溫消解儀(孔間溫差≤1℃)；數(shù)顯式分光光度計，1cm 比色杯；超級恒溫水浴：控溫精度±0.3℃；玻璃試管：15mm×150mm；秒表。

1.2 方法原理

采用過硫酸銨溶液在100℃條件下消化尿樣，憑借碘對砷鈰氧化還原過程所具有的催化效應(yīng)，反應(yīng)體系中黃色的Ce4+可變?yōu)闊o色的Ce3+，并且隨著碘含量的增高，變色的速度和程度也越來越大；控制一定的反應(yīng)時間和溫度，比色測定溶液中黃色Ce4+的吸光度，利用碘濃度和測得相應(yīng)吸光度的對數(shù)值之間的線性關(guān)系，計算尿液中碘的含量。

1.3 標準溶液制備

稱取0.1686g 經(jīng)105℃～110℃烘干至恒重的碘酸鉀，加純水溶解，并于1000mL 容量瓶中定容。再取10mL 上述溶液于100mL 容量瓶中用純水稀釋定容，此為10μg/mL 的碘標準中間溶液。

臨用時分別取0mL，0.50mL，1.00mL，1.50mL，2.0 0mL，2.50mL，3.00mL 上述溶液于100mL 容量瓶中，用純水定容至刻度，此為0μg/L，50μg/L，100μg/L，150μg/L，200μg/L，250μg/L，300μg/L 的碘標準使用系列溶液。

1.4 分析測定

分別取0.25mL 碘標準使用系列溶液及尿樣于各試管中，然后每管依次加1.0mL 過硫酸銨溶液，混勻后在消化控溫加熱裝置中于100℃下消化60min，最后取下各管并冷卻至室溫。

于各管分別加入2.5mL 亞砷酸溶液，混勻后靜置15min。計時器計時，按濃度順序每管間隔30s 加入0.30mL 硫酸鈰銨溶液，馬上混勻。待最高濃度管的吸光度值達到0.15～0.18之間時，于400nm波長下，用純水做參比，按順序每管間隔30s，在1cm 比色杯中測定各濃度管的吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果計算

以碘標準使用系列溶液的濃度值作為橫坐標；以相應(yīng)吸光度的對數(shù)值作為縱坐標，繪制碘的標準曲線，通過樣品溶液的吸光度值反推出其濃度。

2.2 不確定度來源分析

砷鈰催化分光光度法測定尿碘的實驗，其不確定度主要來源有：①標準物質(zhì)純度引入的不確定度；②天平稱量引入的不確定度，由天平的示值誤差和重復(fù)性誤差引入的不確定度組成；③體積引入的不確定度；包括配制標準溶液、樣品使用的量器的校準和溫度變化引入的不確定度；④擬合標準曲線引入的不確定度；⑤樣品前處理引入的不確定度，通過加標回收率間接評定[7-8]，詳見圖1。

圖1 砷鈰催化分光光度法測定尿碘的不確定度來源

2.2.1標準物質(zhì)純度引入的不確定度

由標準物質(zhì)非純物質(zhì)而引入的不確定度按B類評定，屬正態(tài)分布，包含因子k 取2，包含概率為95%。根據(jù)碘酸鉀標準物質(zhì)證書，純度偏差為（99.91±0.03）%。因此，由標準物質(zhì)純度引入的標準不確定度u(P)=α/k=0.03%/2=0.015%;其相對標準不確定度Urel(P)=u(P)/P=0.015%/99.91%=1.50×10-4。

2.2.2稱量引入的不確定度

天平作為一種精密的稱量儀器，其誤差是由多種因素造成的，包括實驗室環(huán)境溫濕度，大氣壓，電源電壓以及重力加速度等多種不穩(wěn)定因素。在此，只考慮天平示值誤差和重復(fù)稱量所引入的不確定度，兩者都根據(jù)B 類評定，屬于矩形分布，包含因子取

（1）天平示值誤差帶入的不確定度。本實驗所用天平示值允許誤差是±0.5mg，那么其標準不確定度稱量標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度urel標準品(Ma)=u(Ma)/M標準品=0.289mg/168.6mg=1.71×10-3。

（2）天平重復(fù)誤差帶入的不確定度。本實驗所用天平重復(fù)測量允許誤差是1.0mg，其區(qū)間半寬度0.5mg，則標準不確定度u(Mb)=b/稱量標準物質(zhì)引入的相對標準不確定度urel標準品(Mb)=u(Mb)/M標準品=0.289mg/168.6mg=1.71×10-3。

（3）稱量帶入的相對標準不確定度

稱量引入的相對標準不確定度由天平的示值誤差和重復(fù)性誤差所構(gòu)成，則其引入的相對標準不確定度可合成為=2.42×10-3。

2.2.3體積引入的不確定度

（1）量器校準帶入的不確定度。按照有關(guān)檢測規(guī)定[9-10]，容量瓶校準引入的不確定度根據(jù)B 類評定，屬于三角分布；移液管和移液器校準引入的不確定度按B 類評定，屬于矩形分布。標準不確定度u(vi)=a/k，相對標準不確定度urel(vi)=u(vi)/v。

表1 量器校準引入的不確定度評定

由量器校準引入的各相對標準不確定度合成為

（2）溫度變化帶入的不確定度。溫度變化帶入的不確定度根據(jù)B 類評定，屬于矩形分布，包含因子k 為。在整個實驗過程中，實驗室溫度維持在20±4℃，通過研究玻璃器皿的熱脹變化引入的不確定度可以忽略，只需考慮溶液在不同溫度下的膨脹變化。20℃時，水的膨脹系數(shù)為1.8×10-3℃-1。其標準不確定度u(Ti)=(△T×e×v)/k，同時其相對標準不確定度和上述量器校準帶入的不確定度類似，由溫度變化帶入的不確定度需考慮每次水的膨脹變化，即使用次數(shù)n的總和。則由溫度變化引入的相對標準不確定度合成為

（3）體積帶入的相對標準不確定度.體積帶入的相對標準不確定度由量器校準和溫度變化構(gòu)成，則其合成為

2.2.4擬合標準曲線引入的不確定度

測定碘0～300μg/L 的標準系列，各標準系列平行測定3 次。取平行測定3 次的吸光度平均值，以標準系列濃度為自變量，3 次測得的吸光度平均值為因變量，利用最小二乘法擬合求得回歸方程。不同濃度相應(yīng)測得的吸光度數(shù)據(jù)見表2。

表2 標準系列吸光度

表3 標準曲線擬合引入的不確定度評定

2.2.5樣品前處理引入的不確定度

在50μg/L、100μg/L、200μg/L 水平上，每個濃度進行3 次加標，經(jīng)前處理后測定，計算其回收率。樣品前處理引入的不確定度屬A 類不確定度，且測定次數(shù)較多，按貝塞爾公式計算加標回收率的實驗標準偏差式中Ri為加標回收率（%）。標準不確定度相對標準不確定度

表4 樣品前處理引入的不確定度評定

2.3 合成標準不確定度

各不確定度分量間相互獨立，則可以將上述各相對標準不確定度分量進行合成，得到合成相對標準不確定度，根據(jù)

尿碘的合成相對標準不確定度

例如，假設(shè)某尿樣中碘的含量X 為100μg/L。則測定尿碘的合成標準不確定度u=urel×X=0.1030×100μg/L=10.3μg/L。

2.4 擴展不確定度

擴展不確定度通過合成標準不確定度和包含因子k 計算，由擴展不確定度所得期望區(qū)間包含大部分被測量的數(shù)值。包含因子k 取2，包含概率P約為95%，碘的擴展不確定度U=u×k=10.3μg/L×2=20.6μg/L。上例尿中的碘測定結(jié)果可報告為：尿碘(100±20.6)μg/L。

3 結(jié)論

砷鈰催化分光光度法測定尿中碘的實驗過程中，擬合標準曲線是不確定度的主要來源。根據(jù)大小，可以引入不確定度的其他主要因素分別為體積、樣品前處理、稱重、標準物質(zhì)純度。表明實際操作中我們可以通過增加對標準溶液的測定次數(shù)，增強操作人員的熟練度和定期對儀器進行檢定等措施，來降低實驗中引入的不確定度，尤其是擬合標準曲線引入的不確定度，以提高檢測結(jié)果的準確度。