浊点萃取分光光度法测黑木耳中锌含量的不确定度评定

徐春放，孙洪海

(大庆师范学院 化学工程学院，黑龙江 大庆 163712)

浊点萃取分光光度法测黑木耳中锌含量的不确定度评定

徐春放，孙洪海

(大庆师范学院 化学工程学院，黑龙江 大庆 163712)

对浊点分光光度法测黑木耳中锌的含量进行不确定度评定，建立不确定度评定数学模型，估计不确定度来源、定量给出各不确定度分量，得出该法测黑木耳中锌含量的扩展不确定度为0.36μg·g-1，黑木耳中锌的含量为(32.11±0.36)μg·g-1，k=2。指出各不确定度分量对测定结果不确定度的贡献，从理论和操作两方面指导分光光度法测定过程中选择量具和实验条件，降低测定不确定度。

浊点分光光度法；锌的测定；不确定度

0 引言

测量不确定度指的是“根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数”[1]。测量结果必须有不确定度说明时才是完整和有意义的，用测量不确定度表示测量结果，是国际上比较测量结果公认一致的依据。针对传统四氯化碳有机溶剂萃取分光光度法测定黑木耳中锌的含量，存在污染环境和操作费时等不足，采用浊点萃取分光光度法代替传统有机溶剂萃取分光光度法测定黑木耳中锌的含量[2]，按文献[3]方法评定其不确定度，旨在合理估计不确定度来源，优化实验过程，提高测量结果定的准确性。

1 方法概述

1.1 仪器与试剂

721分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)、电子分析天平(BSA224S 200G/0.1mg：说明书示重复性为±0.1mg、最大允差为±0.2mg)、800型离心机(金坛市顺华仪器有限公司)、烘箱。

硝酸、高氯酸等均为优级纯，标准锌纯度为99.99%；双硫腙、乙醇(95%)、曲拉通X-114(Triton X-114)、醋酸、醋酸钠、硫酸铵(以上试剂均为分析纯)。二次蒸馏水。

1.2 实验用试液的配制

1.2.1 锌标准溶液的配制

准确称取锌0.1000g，加10mL2mol·L-1HCl溶解后，转入1000 mL容量瓶，加水定容至刻度。此溶液每毫升相当于100μg锌。

用10毫升移液管移取上述锌标准溶液10毫升，定容至100毫升容量瓶，得浓度为10μg.mL-1的锌工作曲线制备液。将此制备液用10毫升移液管和100毫升容量瓶，按如下锌离子浓度：0.00、0.20、0.40 、0.60、0.8和1.0μg·mL-1配制测定锌离子标准曲线的系列工作液。

1.2.2 其它辅助试剂的配制

HAc-NaAc缓冲溶液(pH=4.5)；2%的曲拉通X-114；双硫腙-乙醇溶液(0.03%)。

1.3 试样的制备

准确称过100目筛的大兴安岭地区黑木耳样品0.4000g，置于125毫升锥形瓶内，加入硝酸：高氯酸=4:1的混合酸溶10mL，盖上表面皿放置过夜。次日，在电热板上加热消化，至溶液淡黄色或白色沉渣析出(酸不够可加补)，加水煮沸除去残留酸，冷却。二次蒸馏水定容至100mL容量瓶中，同时制备空白溶液。

1.4 试样的测定

用10毫升移液管移取5mL试样溶液于15mL刻度离心试管中，依次加入1.0mL HAc-NaAc缓冲溶液(pH=4.5)、0.3mL双硫腙-乙醇溶液、2%的曲拉通X-114溶液0.8mL，摇匀后用二次蒸馏水稀释至12mL，放置20min，加入硫酸铵1.2克，超声波振荡溶解，用3000r/min离心8min使其分相，弃去水相，表面活性剂相用二次蒸馏水定容至2mL，以试剂为参比溶液，用0.5cm比色皿在721分光光度计上于527nm处测吸光度。分别取2mL锌离子浓度为0.00、0.20、0.40 、0.60、0.8和1.0μg·mL-1的系列标准工作液，按上述显色方法测吸光度，做回收率实验。

1.5 测定数据

表1 黑木耳中锌含量的测定及加标回收实验(n=6)

表2 标准工作曲线测定实验(p=18)

2 浊点分光光度法测黑木耳中锌含量的数学模型

(1)

式中：

w：黑木耳中锌的含量，μg·g-1；

c：工作曲线上查得黑木耳中锌的浓度，μg·mL-1；

V：光度测量而配制的试液体积，mL(本实验为2mL)；

V0：制取黑木耳试样溶液的体积，mL(本实验为100mL)；

V1：浊点萃取分取黑木耳试样溶液的体积，mL(本实验为5mL)；

m：称取黑木耳试样的质量，g(本实验为0.4000g)；

3 不确定度来源分析

根据数学模型，测量不确定度主要来源于c、V、V0、m、V1等五个因素所涉及的测量过程。由于测量重复性引入的不确定度是测量过程中必然存在的，为避免重复引入和计算方便，将上述过程所涉及测量的重复性分量合并为总测量过程的一个分量，用测量结果的重复性表示[4]，该量属于不确定度的A类评定。将其相对标准不确定度记为uA rel(rep)。

此外，数学模型中五个涉及测量项的不确定度都属于B类评定，其不确定度分别为：

1)待测物质中锌浓度c引入的不确定度urel(c)，包含三个方面，一是试样前处理过程(溶解、稀释、浊点萃取等)引入的不确定度u(Rec)，二是工作曲线拟合引入的不确定度u1erl(c)；三是工作曲线标准溶液引入的不确定度u2rel(c)。

2)光度测量配制试液的体积V引入的不确定度u(V)。

3)黑木耳试样溶液的体积V0引入的不确定度u(V0)。

4)浊点萃取分取黑木耳试样溶液的体积V1引入的不确定度u(V1)。

依据文献[5]体积测量的不确定度(u(V)、u(V0)、u(V1) )包括体积本身的误差、体积稀释的重复性和温度对体积的影响等分量。因已评定了测量的重复性，由于重复测量时通常使用的是不同的容量瓶和移液管，因此其体积误差、稀释的变动性已包括在测量重复性中，不必重复评定。而温度差的影响在各测量溶液间是一致的，可不考虑其分量。

5)称取黑木耳试样质量m引入的不确定度urel(m样)，主要考虑天平称量误差的不确定度分量。

4 不确定度分量的量化

4.1 测量重复性引入的不确定度uA rel(rep)

由于测量过程的随机效应、量取待测液体积的重复性、天平称量重复性等因素引起的不确定度分量采用A类标准不确定度评定方法评定。用贝塞尔公式计算六次测定结果的标准偏差s，则测定结果平均值的A类标准不确定度分量uArel(rep)按(2)计算。

(2)

式中：

s：测定结果的标准偏差，由表1数据计算得0.72μg·g-1；w：测定结果的平均值，由表1可知为32.11μg·g-1，n为测定次数，其值为6。

4.2试样前处理过程引入的相对不确定度u(Rec)

前处理过程包括样品溶解、浊点萃取、转移等过程，由表2可以看出通过加标回收实验(n=6)，得知测量值的上边界 a+=101.4%-100%=1.40%；下边界 a-=100%-98.06%=1.94%。按照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，u(Rec)按(3)式计算。

(3)

4.3 工作曲线拟合引入的不确定度u1erl(c)

工作曲线上各标准点的浓度及测得的吸光度A见表2，将此表中各点标准浓度与空白点一同进行线性拟合得到校准曲线方程：A=0.389 8c(μg·mL-1)+0.012 5。通过该曲线方程求得黑木耳中锌的浓度c=0.3211μg·mL-1，其中斜率b=0.3898，截距a=0.0125，依据表2数据，按(4)式计算工作曲线拟合引入的不确定度u1(c)

(4)

sR：工作曲线变动性的标准偏差；

n： 工作曲线的校准溶液测量次数，本实验工作曲线有六个校准点，每点测量三次，则n=18；

P： 被测样品溶液测测量次数，本实验P=6；

c： 黑木耳试样中锌的浓度(由曲线方程求得，本实验为0.3211)，μg·mL-1；

cj： 是每一次不同标准溶液实测的吸收值，由校准曲线方程计算出的锌浓度的测定值，μg·mL-1；

Ai： 单次标准溶液吸光度的测定值；

N： 对工作曲线系列标准溶液测量的总次数，本测量总次数为18。

其中

4.4 工作曲线标准溶液引入的不确定度u2rel(c)

工作曲线标准溶液引入的不确定度u2rel(c)，包含配制锌工作液时称量锌质量引入的不确定度u2(m标)，配制锌工作液时1000毫升容量瓶引入的不确定度u2rel(c1)和稀释为标准测量系列引入的不确定度u2rel(c2)。

4.4.1 称量锌的质量引入的不确定度u2rel(m标)

4.4.2 配制锌工作液时1000毫升容量瓶引入的相对不确定度u2rel(c1)

(5)

4.4.3 稀释为标准测量系列引入的不确定度u2rel(c2)。

稀释时用到10毫升的移液管和100毫升的容量瓶。根据标准系列稀释过程可知：10毫升A级移液管使用六次，100毫升A级容量瓶使用七次。

故10毫升A级移液管6次使用引入的不确定度u2rel移液管(c2)：

故100毫升A级容量瓶引入的相对标准不确定度u2rel容量瓶(c2)：

稀释为标准测量系列溶液引入的不确定度u2rel(c2)：

工作曲线系列标准溶液相对标准不确定度u2rel(c)：

4.5称取黑木耳试样质量m引入的不确定度urel(m样)

5 黑木耳含量平均值的合成标准不确定度uc(w)

=5.6×10-3

uc(w) = uc rel(w)×w = 5.6×10-3×32.11 = 0.18μg.g-1

6 扩展不确定度U

当置信概率p=95%，包含因子k=2，计算得U=kuc(w)=2×0.18=0.36μg.g-1。

7 结果与讨论

7.1 结果

置信概率p=95%，包含因子k=2,黑木耳中锌含量的扩展不确定度为U=0.36μg.g-1，浊点分光光度法测黑木耳中锌含量的测定结果可表示为w=(32.11±0.36)μg.g-1。

7.2 讨论

从不确定度分量可以看出，该法测定黑木耳中锌含量不确定度贡献大小顺序为：标准曲线拟合引入的不确定度=标准曲线系列溶液配制引入的不确定度(二者均为0.012)﹥试样前处理过程引入的不确定度(9.6×10-3)≈重复性引入的不确定度(9.2×10-3)﹥称量试样引入的不确定度(4.1×10-4)。

由以上分析可知，该法最大的不确定度来源是曲线拟合和标准曲线系列溶液的配制，因此，降低光度分析的不确定度应重点考虑以上两方面涉及到的具体操作，如显色条件、配制标准系列工作液时移液管的选择和稀释的次数等是测量不确定度的主要来源，只有合理控制以上因素，才能保证测量结果的准确性。

[1] JJF 1059-1999．测量不确定度评定与表示[S]．北京：中国质检出版社，2013．

[2] 徐春放．浊点分光光度法测黑木耳中锌的含量[J]．大庆师范学院学报．2013，6(33)：72-74．

[3] JJF 1135-2005．化学分析测量不确定度评定[S]．北京：中国计量出版社，2005．

[4] 倪晓丽．化学分析测量不确定度评定指南[M]．北京：中国计量出版社．2008：117-125．

[5] CSM 01010102-20066．分光光度法测量结果不确定度评定规范[S]．北京：中国标准出版社，2007．

[6] JJG 196-2006．常用玻璃量具鉴定规程[S]．北京：中国计量出版社，2007．

[责任编辑：崔海瑛]

徐春放(1963-)，女，吉林省榆树人，教授，从事分析化学、无机及分析化学教学科研工作。

O657.3 文献识别码：A

2095-0063(2016)06-0084-05

2016-06-05

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.06.018