砷铈催化分光光度法测定尿中碘的不确定度评定

张弦

（荆门市疾病预防控制中心，湖北 荆门 448000）

0 引言

不确定度是由于测量误差所致被测量值不能肯定的程度，即被测量值的可信赖程度[1-2]。以《砷铈催化分光光度法测尿中碘》[3]为例，根据《测量不确定度的评定与表示》[4]，《化学分析中不确定度的评估指南》[5]和《化学分析测量不确定度评定》[6]等相关标准的要求，找出实验中引入不确定度的主要环节并分别加以计算来表征其大小，进而采取一定的控制措施，为有效提高检测尿中碘的准确度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

主要试剂：过硫酸铵[(NH4)2S2O8]，硫酸(H2SO4)，三氧化二砷(As2O3)，优级纯；氯化钠 (NaCl)，氢氧化钠 (NaOH)，硫酸铈铵[Ce(NH4)4(SO4)4·2H2O]或四水合硫酸铈铵[Ce(NH4)4(SO4)4·4H2O]，优级纯；碘酸钾 (KIO3)，基准试剂。

主要仪器：消化控温加热装置：恒温消解仪(孔间温差≤1℃)；数显式分光光度计，1cm 比色杯；超级恒温水浴：控温精度±0.3℃；玻璃试管：15mm×150mm；秒表。

1.2 方法原理

采用过硫酸铵溶液在100℃条件下消化尿样，凭借碘对砷铈氧化还原过程所具有的催化效应，反应体系中黄色的Ce4+可变为无色的Ce3+，并且随着碘含量的增高，变色的速度和程度也越来越大；控制一定的反应时间和温度，比色测定溶液中黄色Ce4+的吸光度，利用碘浓度和测得相应吸光度的对数值之间的线性关系，计算尿液中碘的含量。

1.3 标准溶液制备

称取0.1686g 经105℃～110℃烘干至恒重的碘酸钾，加纯水溶解，并于1000mL 容量瓶中定容。再取10mL 上述溶液于100mL 容量瓶中用纯水稀释定容，此为10μg/mL 的碘标准中间溶液。

临用时分别取0mL，0.50mL，1.00mL，1.50mL，2.0 0mL，2.50mL，3.00mL 上述溶液于100mL 容量瓶中，用纯水定容至刻度，此为0μg/L，50μg/L，100μg/L，150μg/L，200μg/L，250μg/L，300μg/L 的碘标准使用系列溶液。

1.4 分析测定

分别取0.25mL 碘标准使用系列溶液及尿样于各试管中，然后每管依次加1.0mL 过硫酸铵溶液，混匀后在消化控温加热装置中于100℃下消化60min，最后取下各管并冷却至室温。

于各管分别加入2.5mL 亚砷酸溶液，混匀后静置15min。计时器计时，按浓度顺序每管间隔30s 加入0.30mL 硫酸铈铵溶液，马上混匀。待最高浓度管的吸光度值达到0.15～0.18之间时，于400nm波长下，用纯水做参比，按顺序每管间隔30s，在1cm 比色杯中测定各浓度管的吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 结果计算

以碘标准使用系列溶液的浓度值作为横坐标；以相应吸光度的对数值作为纵坐标，绘制碘的标准曲线，通过样品溶液的吸光度值反推出其浓度。

2.2 不确定度来源分析

砷铈催化分光光度法测定尿碘的实验，其不确定度主要来源有：①标准物质纯度引入的不确定度；②天平称量引入的不确定度，由天平的示值误差和重复性误差引入的不确定度组成；③体积引入的不确定度；包括配制标准溶液、样品使用的量器的校准和温度变化引入的不确定度；④拟合标准曲线引入的不确定度；⑤样品前处理引入的不确定度，通过加标回收率间接评定[7-8]，详见图1。

图1 砷铈催化分光光度法测定尿碘的不确定度来源

2.2.1标准物质纯度引入的不确定度

由标准物质非纯物质而引入的不确定度按B类评定，属正态分布，包含因子k 取2，包含概率为95%。根据碘酸钾标准物质证书，纯度偏差为（99.91±0.03）%。因此，由标准物质纯度引入的标准不确定度u(P)=α/k=0.03%/2=0.015%;其相对标准不确定度Urel(P)=u(P)/P=0.015%/99.91%=1.50×10-4。

2.2.2称量引入的不确定度

天平作为一种精密的称量仪器，其误差是由多种因素造成的，包括实验室环境温湿度，大气压，电源电压以及重力加速度等多种不稳定因素。在此，只考虑天平示值误差和重复称量所引入的不确定度，两者都根据B 类评定，属于矩形分布，包含因子取

（1）天平示值误差带入的不确定度。本实验所用天平示值允许误差是±0.5mg，那么其标准不确定度称量标准物质引入的相对标准不确定度urel标准品(Ma)=u(Ma)/M标准品=0.289mg/168.6mg=1.71×10-3。

（2）天平重复误差带入的不确定度。本实验所用天平重复测量允许误差是1.0mg，其区间半宽度0.5mg，则标准不确定度u(Mb)=b/称量标准物质引入的相对标准不确定度urel标准品(Mb)=u(Mb)/M标准品=0.289mg/168.6mg=1.71×10-3。

（3）称量带入的相对标准不确定度

称量引入的相对标准不确定度由天平的示值误差和重复性误差所构成，则其引入的相对标准不确定度可合成为=2.42×10-3。

2.2.3体积引入的不确定度

（1）量器校准带入的不确定度。按照有关检测规定[9-10]，容量瓶校准引入的不确定度根据B 类评定，属于三角分布；移液管和移液器校准引入的不确定度按B 类评定，属于矩形分布。标准不确定度u(vi)=a/k，相对标准不确定度urel(vi)=u(vi)/v。

表1 量器校准引入的不确定度评定

由量器校准引入的各相对标准不确定度合成为

（2）温度变化带入的不确定度。温度变化带入的不确定度根据B 类评定，属于矩形分布，包含因子k 为。在整个实验过程中，实验室温度维持在20±4℃，通过研究玻璃器皿的热胀变化引入的不确定度可以忽略，只需考虑溶液在不同温度下的膨胀变化。20℃时，水的膨胀系数为1.8×10-3℃-1。其标准不确定度u(Ti)=(△T×e×v)/k，同时其相对标准不确定度和上述量器校准带入的不确定度类似，由温度变化带入的不确定度需考虑每次水的膨胀变化，即使用次数n的总和。则由温度变化引入的相对标准不确定度合成为

（3）体积带入的相对标准不确定度.体积带入的相对标准不确定度由量器校准和温度变化构成，则其合成为

2.2.4拟合标准曲线引入的不确定度

测定碘0～300μg/L 的标准系列，各标准系列平行测定3 次。取平行测定3 次的吸光度平均值，以标准系列浓度为自变量，3 次测得的吸光度平均值为因变量，利用最小二乘法拟合求得回归方程。不同浓度相应测得的吸光度数据见表2。

表2 标准系列吸光度

表3 标准曲线拟合引入的不确定度评定

2.2.5样品前处理引入的不确定度

在50μg/L、100μg/L、200μg/L 水平上，每个浓度进行3 次加标，经前处理后测定，计算其回收率。样品前处理引入的不确定度属A 类不确定度，且测定次数较多，按贝塞尔公式计算加标回收率的实验标准偏差式中Ri为加标回收率（%）。标准不确定度相对标准不确定度

表4 样品前处理引入的不确定度评定

2.3 合成标准不确定度

各不确定度分量间相互独立，则可以将上述各相对标准不确定度分量进行合成，得到合成相对标准不确定度，根据

尿碘的合成相对标准不确定度

例如，假设某尿样中碘的含量X 为100μg/L。则测定尿碘的合成标准不确定度u=urel×X=0.1030×100μg/L=10.3μg/L。

2.4 扩展不确定度

扩展不确定度通过合成标准不确定度和包含因子k 计算，由扩展不确定度所得期望区间包含大部分被测量的数值。包含因子k 取2，包含概率P约为95%，碘的扩展不确定度U=u×k=10.3μg/L×2=20.6μg/L。上例尿中的碘测定结果可报告为：尿碘(100±20.6)μg/L。

3 结论

砷铈催化分光光度法测定尿中碘的实验过程中，拟合标准曲线是不确定度的主要来源。根据大小，可以引入不确定度的其他主要因素分别为体积、样品前处理、称重、标准物质纯度。表明实际操作中我们可以通过增加对标准溶液的测定次数，增强操作人员的熟练度和定期对仪器进行检定等措施，来降低实验中引入的不确定度，尤其是拟合标准曲线引入的不确定度，以提高检测结果的准确度。