硫酸铈催化分光光度法测定水碘的不确定度评定

金月

（盘锦检验检测中心 辽宁盘锦 124010）

1 前言

测量不确定度作为与检测结果相联系的参数，在实验室资质认定评审及能力验证中不可或缺[1]。本文依据 《适合缺碘和高碘地区水碘检测的方法研究》[2]和JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[3]，以硫酸铈催化分光光度法测定水碘考核样品为例，分析测量结果的不确定度来源。

2 材料与方法

2.1 主要仪器与试剂

UV-5200 型紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；ZSB-728 型恒温水浴箱（上海智城分析仪器制造有限公司）；VORTEX-GENIE2 型旋涡混合器（美国 SI 公司）；1 000 μL 移液器（赛默飞世尔科技公司）；I-标准储备液（GSB 04-2834-2011，1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；水碘成分分析标准物质（60±6）μg/L，来自国家碘缺乏病参照实验室。

2.2 方法

依据《适合缺碘及高碘地区水碘的检测方法》中浓度水碘（范围 0～100 μg/L）的测定。

2.3 不确定度分析

2.3.1 数学模型

其中，C—碘的浓度（μg/L）；lnA—以无理数 e 为底的吸光度的对数；b—工作曲线斜率；a—工作曲线截距。

2.3.2 不确定度分量

（1）测量重复性引入的不确定度分量 uArel；（2）有证标准储备液引入的不确定度分量uB1rel；（3）标准系列配制过程引入的不确定度分量uB2rel；（4）移液器取样体积引入的不确定度分量uB3rel；（5）校准曲线拟合引入的不确定度分量uB4rel；（6）方法回收率引入的不确定度分量uB5rel；（7）仪器量化误差引入的不确定度分量uB6rel。

2.4 不确定度分量评定

2.4.1 测量重复性引入的不确定度分量uArel

uArel对考核样品溶液进行平行双样测定，测量结果为 55.24 μg/L、55.04 μg/L，算术平均值为 55.1 μg/L，重复测量的标准偏差s=0.141 μg/L。

2.4.2 有证标准储备液引入的不确定度分量uB1rel

I-标准储备液 ρ1=1 000 μg/mL，标准溶液证书给出的相对扩展不确定度为0.7%，I-标准储备液的不确定度分量uB1rel=0.7%。

2.4.3 标准使用液及标准系列配制引入的不确定度分量uB2rel

标准使用液 ρ2=1 μg/mL，配制过程:（1）空容量瓶（100 mL）中加入标准储备液（1.00 mL），用移液管（1 mL）吸取；（2）定容；（3）空容量瓶（100 mL）中加入标准储备液（10.00 mL），用移液管（10 mL）吸取；（4）定容。

标准系列配制:（1）准备 6 只空容量瓶（100 mL）；（2）分别采用移液管将I-标准使用液吸入容量瓶内，含量依次为 0 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL，浓度均为 1 μg/mL；（3）用 NaOH 溶液（0.1%）定容，碘浓度依次为 0 μg/L、20 μg/L、40 μg/L、60 μg/L、80 μg/L、100 μg/L。在标准系列配制中，只用最高浓度点的分量来代替整个标准系列配制中的不确定度分量参加合成。在标准系列的配制中，引入的不确定度分量分别是标准使用液(1 μg/mL)的不确定度分量，10 mL 刻度吸管引入的分量，100 mL 容量瓶引入的分量。根据JJG 196—2006《常用玻璃量器》国家检定规程的规定[4]，各玻璃器材容量允差及温度差异带来的不确定度详见表1。

表1 配制标准溶液使用到玻璃器材的不确定度

标准使用液ρ2的相对标准不确定度:

2.4.4 移液器取样体积引入的不确定度分量uB3rel

容量允差:根据JJG 646—2006 国家检定规程的规定[5]，1 000 μL 移液器检定点为 1 000 μL 时最大允许误差为±1.0%，即0.01 mL。按三角分布，则最大允许误差引入的标准不确定度测量重复性引入的标准不确定度:检定规程规定测量重复性≤0.5%，即重复移取样品体积的重复性引起的标准偏差为0.005 mL。由以上2 项不确定度分量引起的体积的不确定度为=0.006 5 mL。

则移液器取样体积引入的不确定度分量uB3rel=0.006 5 mL/1 mL×100%=0.65%。

2.4.5 校准曲线拟合引入的不确定度分量uB4rel[6]

由表2可知，碘含量100 μg/L 对应的吸光度平均值为0.140，当碘含量为0 时，对应的吸光度平均值为1.503，且随着碘含量的增加，对应吸光度平均值随之减小，故2 者呈反比关系。

表2 碘标准系列溶液的测定结果

由最小二乘法原理进行拟合求得校准曲线，C=a+blnA，a=17.141 5，b=－42.040 9，r=0.999 9。

标准溶液响应信号残差的标准差:

其中，xj—各个标准溶液浓度对应响应值的对数lnA；x—根据标准曲线算出的理论响应值的对数lnA；n—标准溶液的总测定次数(每个点进行2 次测量共 12 次)。

校准曲线拟合引入的标准不确定度:

其中，sR—标准溶液相应信号残差的标准差；n1—试样中待测物质含量的测量次数(2 次)；n2—标准溶液的总测定次数(每个点进行两次测量共12 次)；c—待测物的测定结果—标准曲线各点浓度的平均值；cj—参与拟合的每一次测量的每一标准溶液含量 (根据标准曲线算出的理论值)；b—标准曲线斜率。

校准曲线拟合引入的相对标准不确定度分量

2.4.6 方法回收率引入的不确定度分量uB5rel[7]

6 次测定结果为 59.57μg/L、59.44μg/L、60.14μg/L、60=0.9993，n=6，s(x)=0.627 μg/L，x=59.96 μg/L。

u(xs)=6 μg/L/2=3 μg/L，xs=60 μg/L。相对标准不确定度计算公式:

其中，Pm—标准物质回收率；s(x)—标准物质多次测定的标准偏差；—标准物质多次测定的平均值；n—标准物质的测定次数；u(xs)—证书上给定的数据得知标准物质的标准不确定度；xs—标准物质证书上给出的标准物质的约定真值。

进行显著性检验，确定是否需要使用标准物质测定结果对样品测定的结果进行校正:

查t 值表，在自由度为5，95%置信概率下的tp(υ)为 2.57，t＜tp(υ)，与 1 之间不存在显著性差异，同时测定的水样的结果不需要用标准物质测定结果进行校正。

2.4.7 仪器量化误差引入的相对标准不确定度分量uB6rel

UV-5200 紫外可见分光光度计检定证书提供的最大允许误差为 0.6%，k=2。则 uB6rel=0.6% /2=0.30%。各不确定度分量汇总详见表3。

表3 各不确定度分量汇总

2.5 计算合成标准不确定度

2.6 报告结果

取 k=2，扩展不确定度:U=0.72 μg/L×2=1.44 μg/L，即水碘盲样测定结果报出为:c=55.1μg/L，U=1.44μg/L。

3 结语

上述数据表明，在各不确定度分量中，有证标准储备液及移液器取样体积引入的不确定度对试验结果的不确定度贡献较大，其次是标准系列配制。由此提示人们购买相对扩展不确定度较小的标准储备液，定期对移液器进行校准，保证移液器的准确性。另外，试验所用玻璃器具应保证不被污染，实验严格控制反应温度、反应时间，保持实验操作手法的一致性和准确性，才能得到可靠的检测结果[8,9]。检测结果的可信度很大程度上取决与不确定度的大小，检测结果中附有不确定度评定才使结果具有实际意义。