电感耦合等离子体发射光谱法测量青海地区矿泉水中锶含量的不确定度

张 莹，鞠青海，顾锡龙，周 冰

（青海省地质矿产测试应用中心, 青海 西宁 810008）

电感耦合等离子体发射光谱法测量青海地区矿泉水中锶含量的不确定度

张 莹，鞠青海，顾锡龙，周 冰

（青海省地质矿产测试应用中心, 青海 西宁 810008）

采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定矿泉水中锶的不确定度。分析了标准溶液配制过程及仪器测定过程的各种不确定度影响因素，对各不确定度分量进行了评定与计算，当锶的质量浓度为0.8373 mg/L 时，测量结果的扩展不确定度为 0.0192 mg/L(k=2)。该法适合于以线性回归法得出检测结果的不确定度评估。

不确定度；ICP-AES；矿泉水；锶

青海省是我国长江、黄河、澜沧江三江源头所在，有丰富的水资源；青海也是富锶地区，矿泉水大都是富含锶的。因此，分析计算青海地区矿泉水中的锶含量的不确定度具有十分必要的意义。中国实验室国家认可委(CNAL)认可准则要求实验室对测量结果进行不确定度评定。对测量结果进行不确定的分析可以定量评价测量结果的质量，也是对测量数据真实、客观的反映。在测量过程中，由于测量用仪器和工具的限制、测量方法的不完善、分析操作和测量环境的变化、测量人员本身的技术水平或经验的影响，被测量的真值不可能通过测量得到，因此对检测结果进行不确定度评定具有重要的意义。

等离子体发射光谱法是一种高灵敏度，快捷、准确的新型测试方法，越来越广泛地应用于食品、医疗、和环保等行业，不过该法目前不是国家标准方法，因此评定该法的不确定度就尤为重要，同时也体现了实验室管的管理水平和检测能力。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

锶标准溶液（100μg/mL），编号：GBW（E） 080 242，由中国计量科学院提供；硝酸（优级纯）；超纯水；

Optima7 300 V 电感耦合等离子体发射光谱仪（美国热电公司）；超纯水器（四川省成都超纯科技有限公司 uPDROMB-200L/H）。

1.2 标准溶液的配置

1.2.1 10μg/mL 锶标准使用溶液的配制

移取 10.00 mL 锶标准溶液，编号为 GBW（E）080 242，锶含量为 100μg/mL（由国家标物中心提供）于 100 mL A 级容量瓶，用 0.5 mol/L 硝酸溶液稀释至刻度，混匀。此溶液 1 mL 含 10μg 锶。

1.2.2 锶标准系列溶液的配制

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 标准使用液, 用 2.00 mL 刻度移液管移取 1.50、2.00 mL 经一级稀释的标准溶液于一系列 100 mL 容量瓶中,各加入 2 mL 硝酸溶液，稀释至标线,摇匀。此标准系列溶液分别含锶0.00、0.10、0.50、1.00、1.50、2.00、5.00 mg/L（见表 1）。

表 1 Sr标准系列Table 1 Sr standard series

线性回归方程

截距系数 a=3 732.3 斜率系数 b=108 150相关系数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 平均为 46.053 s=0.260 6检出限 DL=3s/b=3×0.2606/108150=0.0072（μ g·mL-1）

1.3 重复性实验

重复性实验见表2。

表 2 重复性实验Table 2 Repeatability experiment

1.4 样品中锶含量测定结果

在相同条件下，重复测定 l0 次水样中锶，按照上述线性关系计算，得到浓度值列于表 3。

表 3 样品测量值Table 3 Measured value of the sample

对表3的检测结果进行Q检验，按Q检验将测量数据由小到大排列：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值按下式计算：

Q 值计算值均小于 Q90，证明测量数据中无可疑数据，可全部留用，并求其平均值和标准偏差，列于表3。

2 误差源分析

通常产生不确定度的因素包括实验环境、检测仪器、标准物质、人员操作以及分析方法，其中以分析方法带来的不确定性较为复杂，从分析方法可以看出，检测步骤包括标准样品配制，曲线拟合、仪器分析等，因此测量不确定度来源主要有以下几方面：

（1）空白溶液测量的不确定度；

（2）仪器测量灵敏度引入的不确定度；

（3）移液管和容量瓶带来的不确定度；

（4）重复性检测引入的不确定度。

3 标准不确定度各分量的评定

3.1 空白溶液测量列单次测量值的标准不确定度分量 u （sI）

3.2 仪器测量灵敏度的标准不确定度分量 u（b）

拟合曲线方程上的斜率系数b代表着仪器测量灵敏度,测量灵敏度 u （sb） 引入的不确定度主要由拟合曲线 方程上的斜 率标准不确 定度 u （b） 、溶液 标准物质定值标准不确定度 u （cs ） 、仪器读数分辨力标准不确定度 u （I读数） 三部分组成。

3.2.1 拟合曲线方程斜率标准不确定度 u（sb ）

曲线拟合引入的不确定度，按实验方法对水溶液进行 10 次测量，每个校准曲线的溶液点测量 10次，拟合曲线求c0时产生的标准不确定度，按下式计算

式中: a—标准曲线截距;

b—标准曲线斜率;

p—样品测量次数(p = 3) ;

n— 标准溶液测量次数 n =3×6=18 (每个浓度进行三次测量) ;

j— 标准溶液测量编号;

c0— 样品平均质量浓度;

3.2.2 检 定 用 溶 液 标 准 物 质 定 值 标 准 不 确 定 度u（cs ）

3.2.3 仪 器 读 数 分 辨 力 引 入 的 标 准 不 确 定 度u （I读数）

仪器读数分辨力为±0.001，其半宽为±0.5，均匀分布,= 0.8373μg·mL-1,其读数分辨力引入的标准不确定度 u （I读数） 为

因为 u （sb） 、u （cs ） 、u （I读书） 各自独立,所以仪器测量灵敏度合成的标准不确定度

3.3 容量瓶、移液管引入的不确定度分量 u （x3）

3.4 测量重复性的不确定度分量

对样品进行 10 次重复测定，测定结果见表 2。其标准不确定度和相对标准不确定度为：

4 合成不确定度与扩展不确定度

4.1 合成不确定度

各分量互不相关, 按方均根计算合成不确定度:

则合成不确定度为：

4.2 扩展不确定度

置信概率为 95%时，取包含因子 k=2，则扩展不确定度为：

5 测量结果及不确定度表达

6 结 论

通过测量不确定度的评定发现，在质检系统内广泛使用不确定度是很有必要的。这不仅大大提高了实验室数据的可靠性，而且还确保了质检评价的客观性。使用 ICP-AES 测定矿泉水中锶仪器灵敏度的标准不确定度影响较大，因此，需引起检测人员的注意，以保证检测工作的质量。

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［6］ 孟元华，凌霞，毛云中. ICP-OES 法测定水中 12 种金属元素含量的不确定度分析[J]. 职业与健康, 2012，28(6)：690-692.

［7］张玲帆，陶卫，张磊. ICP—AES 测定水样中金属含量的不确定度评定[J].化学分析计量, 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文献标识码： 1671-0460（2014）07-1403-04

2013-11-28

张莹（1981-），女，青海西宁人，工程师，2004 年毕业于沈阳工业大学应用化学专业，长期从事地质样品、环境样品的分析。E-mail：ahaiying0386@sina.com。