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(fā)射光譜法測定氧化鋅中鉛含量的不確定度進行評定，根據(jù)分析方法，建立數(shù)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)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(qū)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(lián)的參數(shù)，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(jù)[4]。孫楊[5]采用ICPOES法測定電子電氣產(chǎn)品中鉛不確定度評定，電子電氣產(chǎn)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(jù)《化學分析中不確定度的評估指南》（CNAS-GL006：2019）規(guī)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(fā)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(fā)射光譜儀，型號5800（Agilet，美國）；

超純水系統(tǒng)（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(yōu)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(huán)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(shù)據(jù)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(fā)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(shù)。

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(shù)，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(shù)；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(fā)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?。局貜托?，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(yōu)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

[1]郭相平， 張展羽， 殷國璽. 稻田控制排水對減少氮磷損失的影響[J] . 上海交通大學學報（ 農業(yè)科學版），2006，24（3）：307-310.

[2]肖夢華，俞雙恩，章云龍.控制排水條件下淹水稻田田面及地下水氮濃度變化[J].農業(yè)工程學報，2011，27（7）：180-186.

[3]中國合格評定國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南：CNAS-GL006：2019[S].北京：中國標準出版社，2019.

[4]郝玉林.化學分析測量不確定度評定應用實例[M].北京：中國標準出版社，2011.

[5]孫楊.ICP-OES法測定電子電氣產(chǎn)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(jīng)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.

[9]中國合格評定國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南：CNAS-CL01-G003：2019[S].北京：中國標準出版社，2019.

[10]常用玻璃量器：JJG 196-2006[S].

[11]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[12]移液器：JJG 646-2006[S].

[13]發(fā)射光譜儀：JJG 768-2005[S].

[14]侯辰俠，薛偉鋒.氣相色譜法測定工業(yè)廢水中丙烯腈的不確定度評定[J].化學分析計量，2019，28（Z1）：48-51.

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）