ICP-OES法测定氧化锌中铅含量的不确定度评定

2023-03-25曹文军李莉万雪

中国标准化 2023年16期

曹文军　李莉　万雪

摘要：本试验对电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化锌中铅含量的不确定度进行评定，根据分析方法，建立数学模型，找出检测过程中影响结果的不确定度分量来源并进行评定分析，最终得到不确定度评定结果。

关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱，氧化锌，铅，不确定度

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.032

氧化锌是一种无机化学添加剂，由于其易溶于酸和强碱溶液的特性，被广泛地应用于食品、药膏、塑料、润滑油、合成橡胶、油漆涂料、黏合剂、电池等产品制作中。氧化锌制作过程中可能会引入部分重金属元素，引入杂质的多少是影响其产品成分的主要指标，而铅是最为主要的元素。铅有致癌、致胎儿畸形以及基因突变作用[1]。除此之外，铅是一种蓄积性的重金属元素，对人体大脑细胞、神经系统、免疫系统有损害作用，降低机体抵抗力[2]。氧化锌的检测分析实验过程中会存在不同程度的误差，因此有必要进行不确定度的分析。

测量不确定度是“说明了在一定范围内置信水准区间的半宽度”，不仅能充分表征一组被测量值之间的分散性[3]，又能表征出与真实值相关联的参数，既能评价测量水平的特性指标，又可以成为判定测量结果可靠程度的重要依据[4]。孙杨[5]采用ICPOES法测定电子电气产品中铅不确定度评定，电子电气产品中铅的不确定度评定报告为（0.202±0.047）mg/L；亓恒会[6]采用ICP-OES法测定土壤中的铅、镉的不确定度评定，土壤中铅的不确定度评定报告为（120±0.06） mg/kg；邹邵华[7]采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定大米中铅含量的不确定度评定，大米中铅的不确定度评定报告为（0.104±0.0166） mg/kg；李玉等[8]采用ICP-OES测定电镀液中Pb元素的不确定度评定，电镀液中铅含量的不確定度评定报告为（9.8±0.2） mg/L。参考以上文献，本文根据《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS-GL006：2019）规定的方法程序和《测量不确定度的要求》（CNAS-CL01-G003：2019）[3，9]，对电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化锌中铅含量的方法展开不确定度评定，分析影响检测结果的主要因素，从而提高检测结果可信度。

1 材料与方法

1.1 实验对象

氧化锌。

1.2 仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪，型号5800（Agilet，美国）；

超纯水系统（Sartorius，德国）；

万分之一天平ME204（METTLER，瑞士）；

高纯氩气；A 级容量瓶100 mL；

移液器：20～200 μL、100～1000 μL、1～10 mL（Eppendorf，德国）；

优级纯硝酸；

铅标准溶液1000 mg/L，坛墨质检标准物质中心，GBW（E）082825 批号为B1912122。

试验所用器皿均用20% 硝酸溶液浸泡24 h，洗净后去离子水冲洗晾干待用。环境条件温度20℃；相对湿度40%。

1.3 试验方法

称取试样约 0.5 g（精确至0.1 mg）于盖有表面皿的烧杯中，先加入适量水，再加入10 mL盐酸（体积比为盐酸∶水=1∶1），加热直到样品溶解，用水冲洗表面皿和烧杯内壁，将溶液转移至100 mL容量瓶中，加水至刻度混匀备用，同时做试剂空白试验。

1.4 标准工作曲线

依次准确移取0.000 mL、0.010 mL、0.020 mL、0.050 mL、0.100 mL、0.200 mL标准溶液，分别加入至6只100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容至标线，配制成铅的质量浓度分别为0.00 mg/L、0.10 mg/L、0.20mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L的系列标准工作溶液。

1.5 数据计算转化过程

通过测定铅标准系列的浓度值为横坐标，以发射强度为纵坐标，建立标准曲线方程。样品中铅含量计算公式为：X=CV*1000/1000m。

式中：

X 是样品中铅的含量，mg/kg；C 是样品中测定值扣除空白值后铅的质量浓度，mg/L；V 是样品消解液的定容体积，mL；m 是试样称样量，g；1000 是换算系数。

2 不确定度分量来源及评定

2.1 标准溶液不确定度分量u rel（1）

2.1.1 铅标准贮备液的不确定度分量

铅标准溶液标准值为1000 mg/L，给出的扩展不确定度为1%，包含因子K=2，则引入相对标准不确定度 u rel （标）=0.01/2=0.005。

2.1.2 容量瓶引入的不确定度分量

2.1.3 移液器稀释引入的不确定度分量

移液器在标准温度20 ℃下，其容量允许误差如表1所示。

2.4 天平称量的不确定度分量u rel（4）

万分之一天平精度为0.1 mg，六次称量分别为0.5008 g、0.4924 g、0.5001 g、0.4982 g、0.4958 g、0.4951 g，平均质量为 0.4971 g，重复性标准偏差S（X1）为0.003215，按均匀分布，计算其不确定度为：

式中：p为样品次数，为 6；c为工作曲线系列浓度平均值，mg/L；n为标准溶液次数；m为标准溶液5 个浓度点。

2.6 合成标准不确定度u rel（total）

合成相对不确定度为：

2.7 扩展不确定度U

置信水平P=95%，取包含因子k=2，则扩展不确定度为U=u（c）×k=6.44 mg/kg，则氧化锌中铅含量分析检测结果为Y=（33.2±3.22）mg/kg，k=2。不确定度来源因素及相对标准不确定度如表4所示。

3 结论与讨论

本文对电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化锌中铅的测量不确定度进行了分析，从影响不确定度的因素来看，各分析因素所占比例顺序为：標准曲线拟合＞标准溶液配制＞仪器校准＞样品称取＞重复性，不确定度的主要来源是标准曲线拟合和标准溶液配制，其他次之。因此，在检测过程中应严格优化标准曲线拟合与标准溶液配制，提升检测结果的可靠性与准确度。

参考文献

[1]郭相平，张展羽，殷国玺. 稻田控制排水对减少氮磷损失的影响[J] . 上海交通大学学报（农业科学版），2006，24（3）：307-310.

[2]肖梦华，俞双恩，章云龙.控制排水条件下淹水稻田田面及地下水氮浓度变化[J].农业工程学报，2011，27（7）：180-186.

[3]中国合格评定国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南：CNAS-GL006：2019[S].北京：中国标准出版社，2019.

[4]郝玉林.化学分析测量不确定度评定应用实例[M].北京：中国标准出版社，2011.

[5]孙杨.ICP-OES法测定电子电气产品中铅不确定度评定[J].湖南有色金属，2021，37（4）：74-76.

[6]亓恒会.ICP-OES法测定土壤中的铅、镉的不确定度评定[J].山东化工，2021，50（13）：104-105.

[7]邹邵华. 微波消解- 石墨炉原子吸收光谱法测定大米中铅含量的不确定度评定[J] . 粮食科技与经济，2021，46（3）：93-96.

[8]李玉，黄彩清，吴凌，等.ICP-OES测定电镀液中Pb元素的不确定度评定[J].分析仪器2020（5）：76-78.

[9]中国合格评定国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南：CNAS-CL01-G003：2019[S].北京：中国标准出版社，2019.

[10]常用玻璃量器：JJG 196-2006[S].

[11]测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].