ICP—OES测定生活饮用水中的Fe含量的不确定度评定

孔春巧

摘 要：建立ICP-OES法测定生活饮用水中Fe含量的不确定度评定方法，识别不确定度来源， 通过量化不确定度分量，计算合成不确定度和扩展不确定度，进而对结果进行表述。

关键词：ICP-OES；生活应用水；铁元素；不确定度评定

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.215

测量不确定度指的是：表征合理的赋予被测量值的分散性，与测量结果相联系的参数[1]。也就是说不确定度是针对检测结果的，来描述检测结果的分散程度，是可以计算出来的。

本文以电感耦合等离子体发射光谱法测定生活饮用水中Fe元素含量为例，介绍不确定度的评定基本方法，识别不确定度来源，量化不确定度分量，计算合成不确定度和扩展不确定度。

1 测量程序

依据GB/T5750.6-2006，用ICP-OES检测分析，测定生活饮用水中铁含量的数学模型为： （1）

式（1）中：C-样品中铁的含量，mg/L；C0-仪器测定铁的含量，mg/L

C1-空白溶液中铁的含量，mg/L；V-定容体积，mL

V0 —取样体积，mL；n-稀释倍数

2 实验数据

样品经过酸化，定容至50mL容量瓶中，不用经过稀释处理，直接由ICP-OES测量，由仪器直接得出溶液中的浓度，实验结果为0.045，0.039mg/L，平均值0.042mg/L。

3 测量不确定度来源

通过公式（1）可以确定，不确定度来源主要为测量结果的重复性、体积、标准物质、标准溶液等几个方面。

4 量化不确定度来源

4.1 测量重复性的相对不确定度ur（frep）

使用拟合的标准曲线对样品进行7次独立重复实验，结果如下：

1.975，1.951，1.999，2.002，1.957，1.972，1.960mg/L，平均值为1.97mg/L。

按照贝塞尔公式计算单次测量的标准偏差： 0.020

本次测量平均值的相对标准偏差为：测量重复性的标准不确定度为：

4.2 定容体积的不确定度u（V）

体积的不确定度来源有：校准和温度[2]。

4.2.1 玻璃器皿校准引入的不确定度u1（V）

容量瓶在20℃的体积为50±0.05mL，但是并没有不确定度置信水平，因此此处假设是必要的，假设是均匀分布：

4.2.2 温度变化引起定容体积的不确定度u2（V）

实验室温度波动范围在±5℃左右，水的体积膨胀系数为℃-1[2]，因而产生的体积变化为±（50×5×2.1×10-4）=0.0525，假设温度变化为矩形分布[2]，即其标准不确定度为：0.03mL。

合成标准不确定度：，定容体积引起的相對标准不确定度为：0.08%。

4.3 校准曲线的相对标准不确定度ur（C）

用1000?g/mL的铁元素标准物质，配制一系列浓度点，进ICP-OES进行分析，各标准溶液响应值显示如下：

由上列测量数据，用线性回归法拟和标准曲线，得Fe的回归方程为：，回归系数r=0.9997。标准不确定度Co计算公式为：

各浓度点响应值残差的标准偏差为：

=4322

标准溶液各浓度点残差的平方和：

=1.9518mg/L

则C的标准不确定度为：

=0.0039mg/L

因此，C的相对标准不确定度为：

ur（C）==0.0929=9.29%

4.4 标准溶液的标准不确定度ur（s）

标准溶液的不确定度的影响因素有：标准物质、稀释手段。

标准物质证书显示，不确定度为0.6%，正态分布下标准物质不确定度为0.153%；稀释标样采用的是50ml容量瓶和0-5.00mL可调移液器，容量瓶相对不确定度上文已经得出为0.14%，移液器不确定度通过校准其证书知最大误差为0.8%，取k=其标准相对不确定度为0.46%，所以标准溶液带来的相对标准不确定度为：=0.50%

5 计算合成不确定度

ur（frep）=0.0038，ur（c）=0.0008，ur（v）=0.0929，ur（s）=0.0050

6 计算扩展不确定度

取k=2，得到扩展不确定度为：

U（）=2*0.0039=0.0078mg/L

参考文献：

[1]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京：中国计量出版社，2002：4

[2]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京：中国计量出版社，2002：37-38.