ICP-OES法測定氧化鋅中鉛含量的不確定度評定

曹文軍　李莉　萬雪

摘 要：本試驗對電感耦合等離子體原子發射光譜法測定氧化鋅中鉛含量的不確定度進行評定，根據分析方法，建立數學模型，找出檢測過程中影響結果的不確定度分量來源并進行評定分析，最終得到不確定度評定結果。

關鍵詞：電感耦合等離子體原子發射光譜，氧化鋅，鉛，不確定度

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.032

氧化鋅是一種無機化學添加劑，由于其易溶于酸和強堿溶液的特性，被廣泛地應用于食品、藥膏、塑料、潤滑油、合成橡膠、油漆涂料、黏合劑、電池等產品制作中。氧化鋅制作過程中可能會引入部分重金屬元素，引入雜質的多少是影響其產品成分的主要指標，而鉛是最為主要的元素。鉛有致癌、致胎兒畸形以及基因突變作用[1]。除此之外，鉛是一種蓄積性的重金屬元素，對人體大腦細胞、神經系統、免疫系統有損害作用，降低機體抵抗力[2]。氧化鋅的檢測分析實驗過程中會存在不同程度的誤差，因此有必要進行不確定度的分析。

測量不確定度是“說明了在一定范圍內置信水準區間的半寬度”，不僅能充分表征一組被測量值之間的分散性[3]，又能表征出與真實值相關聯的參數，既能評價測量水平的特性指標，又可以成為判定測量結果可靠程度的重要依據[4]。孫楊[5]采用ICPOES法測定電子電氣產品中鉛不確定度評定，電子電氣產品中鉛的不確定度評定報告為（0.202±0.047）mg/L；亓恒會[6]采用ICP-OES法測定土壤中的鉛、鎘的不確定度評定，土壤中鉛的不確定度評定報告為（120±0.06）?mg/kg；鄒邵華[7]采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鉛含量的不確定度評定，大米中鉛的不確定度評定報告為（0.104±0.0166）?mg/kg；李玉等[8]采用ICP-OES測定電鍍液中Pb元素的不確定度評定，電鍍液中鉛含量的不確定度評定報告為（9.8±0.2）?mg/L。參考以上文獻，本文根據《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS-GL006：2019）規定的方法程序和《測量不確定度的要求》（CNAS-CL01-G003：2019）[3，9]，對電感耦合等離子體原子發射光譜法測定氧化鋅中鉛含量的方法展開不確定度評定，分析影響檢測結果的主要因素，從而提高檢測結果可信度。

1 材料與方法

1.1 實驗對象

氧化鋅。

1.2 儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發射光譜儀，型號5800（Agilet，美國）；

超純水系統（Sartorius，德國）；

萬分之一天平ME204（METTLER，瑞士）；

高純氬氣；A 級容量瓶100 mL；

移液器：20～200 μL、100～1000 μL、1～10?mL（Eppendorf，德國）；

優級純硝酸；

鉛標準溶液1000 mg/L，壇墨質檢標準物質中心，GBW（E）082825 批號為B1912122。

試驗所用器皿均用20% 硝酸溶液浸泡24 h，洗凈后去離子水沖洗晾干待用。環境條件溫度20℃；相對濕度40%。

1.3 試驗方法

稱取試樣約 0.5 g（精確至0.1 mg）于蓋有表面皿的燒杯中，先加入適量水，再加入10 mL鹽酸（體積比為鹽酸∶水=1∶1），加熱直到樣品溶解，用水沖洗表面皿和燒杯內壁，將溶液轉移至100 mL容量瓶中，加水至刻度混勻備用，同時做試劑空白試驗。

1.4 標準工作曲線

依次準確移取0.000 mL、0.010 mL、0.020 mL、0.050 mL、0.100 mL、0.200 mL標準溶液，分別加入至6只100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容至標線，配制成鉛的質量濃度分別為0.00 mg/L、0.10 mg/L、0.20mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L的系列標準工作溶液。

1.5 數據計算轉化過程

通過測定鉛標準系列的濃度值為橫坐標，以發射強度為縱坐標，建立標準曲線方程。樣品中鉛含量計算公式為：X=CV*1000/1000m。

式中：

X 是樣品中鉛的含量，mg/kg；C 是樣品中測定值扣除空白值后鉛的質量濃度，mg/L；V 是樣品消解液的定容體積，mL；m 是試樣稱樣量，g；1000 是換算系數。

2 不確定度分量來源及評定

2.1 標準溶液不確定度分量u rel（1）

2.1.1 鉛標準貯備液的不確定度分量

鉛標準溶液標準值為1000 mg/L，給出的擴展不確定度為1%，包含因子K=2，則引入相對標準不確定度 u rel （標）=0.01/2=0.005。

2.1.2 容量瓶引入的不確定度分量

2.1.3 移液器稀釋引入的不確定度分量

移液器在標準溫度20 ℃下，其容量允許誤差如表1所示。

2.4 天平稱量的不確定度分量u rel（4）

萬分之一天平精度為0.1 mg，六次稱量分別為0.5008 g、0.4924 g、0.5001 g、0.4982 g、0.4958 g、0.4951 g，平均質量為 0.4971 g，重復性標準偏差S（X1）為0.003215，按均勻分布 ，計算其不確定度為：

式中：p為樣品次數，為 6；c為工作曲線系列濃度平均值，mg/L；n為標準溶液次數；m為標準溶液5 個濃度點。

2.6 合成標準不確定度u rel（total）

合成相對不確定度為：

2.7 擴展不確定度U

置信水平P=95%，取包含因子k=2，則擴展不確定度為U=u（c）×k=6.44 mg/kg，則氧化鋅中鉛含量分析檢測結果為Y=（33.2±3.22）mg/kg，k=2。不確定度來源因素及相對標準不確定度如表4所示。

3 結論與討論

本文對電感耦合等離子體原子發射光譜法測定氧化鋅中鉛的測量不確定度進行了分析，從影響不確定度的因素來看，各分析因素所占比例順序為：標準曲線擬合＞標準溶液配制＞儀器校準＞樣品稱取＞重復性，不確定度的主要來源是標準曲線擬合和標準溶液配制，其他次之。因此，在檢測過程中應嚴格優化標準曲線擬合與標準溶液配制，提升檢測結果的可靠性與準確度。

參考文獻

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[5]孫楊.ICP-OES法測定電子電氣產品中鉛不確定度評定[J].湖南有色金屬，2021，37（4）：74-76.

[6]亓恒會.ICP-OES法測定土壤中的鉛、鎘的不確定度評定[J].山東化工，2021，50（13）：104-105.

[7]鄒邵華. 微波消解- 石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鉛含量的不確定度評定[J] . 糧食科技與經濟，2021，46（3）：93-96.

[8]李玉，黃彩清，吳凌，等.ICP-OES測定電鍍液中Pb元素的不確定度評定[J].分析儀器2020（5）：76-78.

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作者簡介

曹文軍，通信作者，高級工程師，碩士，主要從事化學工作。

（責任編輯：張瑞洋）