ICP-AES法测定水中硫酸根的不确定度

高 梅，杨伦旭，张 耀，贾 茹

(西南科技大学分析测试中心，四川绵阳621010)

ICP-AES法测定水中硫酸根的不确定度

高 梅，杨伦旭，张 耀，贾 茹

(西南科技大学分析测试中心，四川绵阳621010)

采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定水中硫酸根含量，依据不确定度评定的方法，分析了不确定度来源，量化不确定度分量，计算检测结果的合成标准不确定度和扩展不确定度。饮用水样品中硫酸根平均值为35.85 mg/L(n=6)，扩展不确定度为0.56 mg/L。结果表明ICP-AES测定水中硫酸根的不确定度主要来源于标准溶液的配制、标准曲线拟合及实验过程的重复性测定。

电感耦合等离子体发射光谱；水；硫酸根；不确定度

测量不确定度是指测量结果的可疑程度，是测量结果质量和水平的定量表述，定量地说明了实验室(包括所用设备和条件)测量能力水平。测量结果的可信程度很大程度上取决于其不确定度的大小[1]。所以，测量结果不但要附有计量单位而且必须附有测量不确定度才是完整而有意义的。

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)是以电感耦合等离子炬作为激发光源，以发射光谱进行检测的无机多元素分析技术，具有测试线性宽、灵敏度高、快捷准确等显著优点。目前已有不少研究者采用ICP-AES法测定水、土壤以及动植物中的金属元素含量并对其不确定度进行简要分析[2-5]，但采用ICP-AES法测定非金属元素的不确定度鲜有报道。本文参照相关文献[1，6-9]对ICP-AES测定水中硫酸根含量的测量不确定度进行了评定，分析了实验过程引入的不确定度来源，对测定过程中产生的不确定度分量进行评估，计算出合成标准不确定度，为正确评价和使用此方法提供了依据。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

ICAP6500全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(美国Thermofisher公司)，CID检测器；Milli-Q超纯水系统(美国Millipore公司)。

SO42-标准储备液：硫酸根成分分析标准物质(500 mg/L，GBW(E)080372)购自国家标准物质研究中心。高纯氩气(99.999%)。

2 方法与结果

2.1 SO42-标准溶液

精密移取0、1、5、10、20 mL SO42-标准储备液置于50 mL容量瓶中，加去离子水定容，制得浓度依次为0、10、50、100、200 mg/L的SO42-溶液作为标准溶液。

2.2 仪器工作条件

ICP-AES射频功率：1150 W；辅助气流量：0.5 L/min；雾化气压力：0.25 MPa；冷却气流量：15 L/min；冲洗泵速：50 r/min；分析泵速：50 r/min；泵延迟时间：5 s；样品冲洗时间：30 s；泵管类型：聚乙烯；等离子体观测高度：水平；积分时间：30 s；重复测定次数：3次；氩气吹扫光路时间：5 h；等离子体稳定时间：3 h；S的分析谱线：182.034 nm。

2.3 测定方法

按2.2仪器工作条件，待光源稳定后，依次将SO42-标准溶液及样品溶液引入等离子体火焰中，于182.034 nm处，测定S的发射强度，根据标准曲线计算相应样品中SO42-的含量。

2.4 数学模型

水样中SO42-的浓度计算公式：C=A1×I+A0

式中：I—光强度；C—浓度值，mg/L；A1，A0—回归直线系数。

3 不确定度评定

电感耦合等离子体发射光谱法测水中硫酸根的不确定度来源主要有以下几个方面：

(1)标准储备液的不确定度；(2)标准储备液稀释过程及标准曲线拟合引入的不确定度；(3)实验过程的重复性测定的不确定度。

3.1 配制SO42-标准液时产生的相对不确定度urel(cs)

3.1.1 标准储备液的相对不确定度urel(ρ)

硫酸根成分分析标准物质SO42-质量浓度为500 mg/L，标准证书给出相对扩展不确定度为1.0%，K=2，则SO42-标准储备液的相对不确定度

3.1.2 配制SO42-标准溶液的相对不确定度

得到系列标准液的相对标准不确定度，列于表1。

表1 系列标准溶液的相对不确定度

由建立标准曲线的SO42-标准溶液引入的相对不确定度为：

urel(cs)=max[urel(c标1)，urel(c标2)，…urel(c标5)]=6.43×10-3。

3.1.3 标准曲线拟合引入的不确定度urel(c0)

对SO42-标准溶液进行测定得到结果平均值见表2。实验得到标准曲线为ci=0.141×I1-1.407，ci为分析物浓度(mg/L)；Ii为测得强度，相关系数r=0.9999，测定结果见表2。

表2 标准溶液强度测定结果

由曲线拟合引入的待测样的相对标准不确定度为：

(1)

式中b=0.141为标准曲线斜率；

为回归曲线的标准差；

p=6为未知试样平行测定次数；n=5为参与回归的点的数目；

c0=(35.97+35.77+36.20+35.96+35.62+35.58)/6=35.85mg/L为未知样测出峰面积后回归算出的含量值。

将各数据带入公式(1)，可得：

urel(c0)=3.50×10-3。

3.1.4 整个实验过程的重复性测定所得重复性不确定度urel(rep)

饮用水中SO42-含量的5次测试结果，分别为35.97mg/L、35.77mg/L、36.20mg/L、35.96mg/L、35.62mg/L和35.58mg/L，平均值为35.85mg/L。

urel(rep)=2.70×10-3。

3.2 合成相对标准不确定度的计算

因各分量相互独立不相关，样品测定结果的相对合成不确定度为：

=7.8×10-3。

实验中饮用水样中SO42-的测定值为35.85mg/L，则：u(W)=7.8×10-3×35.85=0.28mg/L。取包含因子k=2(置信概率95%)，则：U=2×u(W)=2×0.28=0.56mg/L，该饮用水中硫酸根含量为35.85±0.56mg/L。

4 讨论

从不确定度的整个评定过程可以看出，影响最终不确定度的主要因素是配制SO42-标准溶液过程和标准曲线拟合，而实验过程的重复性引入的不确定度较小。因此，在实际检测过程中应对前两项加以控制，比如尽可能采用国家一级标准物质并严格按照操作规程配制标准溶液及测定标准曲线，以提高测量的准确性和可靠性。

[1]中国计量科学研究院.JJFl059.1--2012测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量出版社，2012．

[2]杨锚，刘肃，钱永忠，等.ICP-AES法测定蔬菜、水果中锌含量的不确定度评定[J].分析测试学报，2006(4)，104-107.

[3]丁峰元，朱茜，李景文，等.ICP-AES测定土壤中钡、铬和锰含量的不确定度评定[J].光谱实验室，2010(2)，583-587.

[4]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(4)，13-15.

[5]刘春侠，王齐，何素芳，等.三七中Cu、Pb和Cd含量的不确定度评定[J].光谱实验室，2012(2)，725-729.

[6]中国金属学会分析测试分会.CSM01010104-2006电感耦合等离子体发射光谱法测量结果不确定度评定规范[S].北京：中国标准出版社，2006.

[7]中国合格评定国家认可委员会．CNAS-GL05：测量不确定度要求的实施指南[S].北京：中国计量出版社，2006.

[8]中国合格评定国家认可委员会．CNAS-GL07：测量不确定度评估和报告通用要求[S].北京：中国计量出版社，2006.

[9]中国合格评定国家认可委员会．CNAS-GL06：化学分析中不确定度的评估指南[S].北京：中国计量出版社，2006.

[责任编辑 李晓霞]

Analysis of Uncertainty for Determination of SO42-in Water by ICP-AES

GAO MEI,YANG Lun-xu,ZHANG YAO,JIA RU

(Analysis and Testing Center,Southwest University of Science and Technology,Mianyang,621000,China)

To evaluate the uncertainty of determination of sulfate in water by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES).Each source of uncertainty,arising from the procedure of testing,was analyzed and confirmed,according to the guidelines of the uncertainty in measurement. After each uncertainty component was evaluated,the combined standard uncertainty and the expanded uncertainty of the result were calculated.The expanded uncertainty was 0.56 mg/L when the concentration of sulfate radical in drinking water was 35.85 mg/L.The measurement uncertainty of the concentration of sulfate radical comes primarily from the preparation of the standard series solution,the fitting of standard curve and the repeated measurements.

ICP-AES; water; sulfate radical; determination uncertainty

2015-10-11

高 梅(1980—)，女，陕西汉中人，西南科技大学讲师。

O657.31

A

1004-602X(2015)04-0048-03