ICP-MS测定矿泉水中锂和锶含量的不确定度分析

廖丽荣，杜 白，刘 玉

(国土资源部昆明矿产资源监督检测中心，云 南昆明 650218)

锂、锶、锌和硒是天然饮用矿泉水中的有益微量元素，其传统的测试方法比较繁琐，更无法实现同时测定。随着电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术的发展，利用ICP-MS同时测定矿泉水中的锂、锶、锌和硒的应用将越来越广泛。本文根据JJF1059-19995《测量不确定度评定和表示》的要求对ICP-MS测定天然矿泉水中锂、锶、锌和硒含量的不确定度进行了分析和评定。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

仪器：Xseries2 ICP-MS 光谱仪(美国热电公司)

试剂：HNO31%，优级纯；超纯水：电阻率> 18.2MΩ·cm(英国ELGA超纯水设备)的去离子水；混合标准溶液：7Li、88Sr

1.2 方法步骤

开机后，待仪器真空度达到要求后使用质谱调试液调试仪器到稳定状态(表1)，引入在线内标消除其中的质谱干扰和其他物理干扰，然后进标准系列由仪器自动绘制标准曲线试剂空白和样品溶液浓度分别进行测得。

表1 ICP-MS仪器主要工作参数

1.3 数学模型

ρ(Li，Sr)=ρV1/V

其中，ρ(Li，Sr)为样品中锂和锶的质量浓度，μg/ mL；ρ为从拟合的标准曲线上读取得矿泉水中锂和锶的浓度，μg/ mL；V1为测定样品的体积，mL；V 为原测定样品的体积，mL。

2 标准不确定度的评定

2.1 不确定度的来源分析

测定过程中不确定度的主要来源有：样品重复性测定不确定度、标准曲线拟合的不确定度、标准储备液和标准溶液配制不确定、分析仪器测定的相对不确定度和空白试剂不确定度。

2.2 A标准类不确定度

2.2.1 样品重复性测定引起的不确定度

由于ICP-MS在测定过程中的实时波动，导致仪器的精密度有略有波动。对矿泉水试样进行6次重复性测试，其测定结果见表2。

表2 重复多次测定结果及计算

其标准不确定度为：

2.2.2 标准曲线引起的不确定度

将标准储备液配置成0.10μg/mL，0.20μg/mL，0.50μg/mL和1.0μg/mL的标准系列，分别测定标准溶液系列两次，结果见表3。

表3 标准系列和信号强度

根据最小二乘法拟合的标准曲线回归方程分别为：

yLi=9955.8x+73.313 相关系数r=0.9998ySr=21254x+80.988相关系数r=0.9995

由于ICP-MS质谱仪器的受到周围环境、电流和仪器本身的等各项性能的随机波动，仪器给出的信号值略有波动，由回归曲线所得的浓度值其不确定度为：

式中：

p—标准溶液测定次数，2次

n—标准溶液拟合标准曲线的标准数，4个

b—标准曲线斜率，Li，Sr分别为9955.8，21254

xpred—样品的平均浓度

求得u2，Li=0.53%，u2，Sr=0.69%

2.3 B 类不确定度评定

对饮用矿泉水测定过程中的难以标准化确定的因素进行B类不确定的评定，测定过程中主要有以下几类：

2.3.1 标准储备溶液(1 000μg/mL)稀释引起的不确定度

用10mL的标准移液管取10mL储备液到1 000mL容量瓶中，用1%的硝酸定容并摇匀，得到10μg/mL标准使用液；再用10mL的标准移液管取10mL使用液到1 000mL容量瓶中，用1%的硝酸定容并摇匀，得到0.10μg/mL标准溶液；用10mL的标准移液管取10mL使用液到500mL容量瓶中得到0.20μg/mL标准溶液；用25mL的标准移液管取25mL使用液到500mL容量瓶中得到0.50μg/mL标准溶液；用50mL的标准移液管取10mL使用液到500mL容量瓶中得到1.00μg/mL标准溶液。

表4 移液管不确定度的计算

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

表5 容量瓶的不确定度计算

综上所述，由标准储备液稀释配制的不确定度合成：

2.3.2 分析仪器的不确定度

根据仪器检定给出的稳定性得分析仪器对锂和锶的相对不确定度分别为：

2.3.3 试剂空白的不确定度

本次试验所用试剂为1%的优级纯HNO3和电阻率> 18.2MΩ·cm的超纯水，试剂空白所产生不确定度可以忽略不计。

3 不确定度的合成

对不确定度的各分量进行合成，因各分量间的不相关性而采用方和根方式合成方法：

4 扩展不确定度及结果报告

按95%置信水平，k值取2，分别得到样品中锂和锶的扩展不确定度ULi和USr如下：

5 结 论

采用ICP-MS测定饮用天然矿泉水中的锂和锶的含量，可以分别表示为：ρLi=(0.011±0.001)μg/ mL，ρSr=(0.108±0.002)μg/ mL。通过测量不确定度的评定，在确实掌握ICP- MS 法测定矿泉水中锂和锶，其结果的准确性，能够确保检测数据的质量。

参 考 文 献

[1]国家技术监督局.测量不确定度评定与表示[S].JJF 1059-1999，1999.

[2]国家质量监督检验检疫总局.饮用天然矿泉水检验方法[S].GB/T 8538-2008，2008.

[3]苏成华 原子荧光法测定天然矿泉水中砷的不确定度评定[J].中国卫生检验杂志.2010(6).