石墨爐原子吸收測(cè)定發(fā)鋅不確定度評(píng)定

王瑞

(遼寧衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110101)

小兒鋅缺乏癥發(fā)鋅、血清鋅檢測(cè)診斷依據(jù)近年來(lái)有關(guān)微量元素的研究，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)迅速開(kāi)展［1］。頭發(fā)標(biāo)本取材方便、易得，受檢者無(wú)痛苦，廣大兒童樂(lè)意接受，且深受家長(zhǎng)的歡迎。采集自枕部發(fā)際至耳后部頭發(fā) (用不銹鋼剪刀，剪取離發(fā)根約0.5 cm左右，每例剪頭發(fā)0.1～0.5 g)，用蒸餾水洗滌后Varin原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鋅含量?；鶎訂挝坏尼t(yī)務(wù)人員，往往根據(jù)其發(fā)鋅值減少，而予以補(bǔ)充鋅制劑。所以測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性對(duì)于患兒用藥就顯得尤為重要。測(cè)量不確定度 (uncertainty of measurement)［2］是表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。不確定度一詞指可疑程度，廣義而言，測(cè)量不確定度意為對(duì)測(cè)量結(jié)果正確性的可疑程度。測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)判斷兒童是否患有缺鋅癥具有重要的意義，而測(cè)定不確定度又是衡量測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性的重要參數(shù)。我們參照國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《測(cè)定不確定度評(píng)定和表示》，對(duì)使用石墨爐原子吸收法測(cè)定頭發(fā)中的鋅離子含量進(jìn)行了不確定度分析。通過(guò)數(shù)學(xué)公式和計(jì)算，主要確定分析過(guò)程中不確定度各種分量組成以及不確定值［3－5］。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 測(cè)定方法 原子吸收分析是基于以基態(tài)原子對(duì)共振線的吸收現(xiàn)象為基礎(chǔ)，當(dāng)使用銳線光源對(duì)原子的收光度與基態(tài)原子濃度之間遵循朗伯－比耳定律。因此，標(biāo)準(zhǔn)系列與所對(duì)應(yīng)的吸光度做工作曲線，即可從所測(cè)得的樣品吸光度值計(jì)算出所測(cè)元素的含量。

1.2 樣品處理方法 稱樣0.0611g用蒸餾水洗凈的兒童頭發(fā)于石英玻璃坩堝內(nèi)，在電熱板上加熱使其炭化，在高溫爐中灰化后，放入100 ml容量瓶中，加入1 ml濃硝酸，用蒸餾水定容。再吸取1 ml于100 ml容量瓶中，加入1 ml濃硝酸用蒸餾水定容備用。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 用移液器吸取0.2 ml上海市計(jì)量測(cè)試研究院的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋅 (0.100 g/L)溶液，加入到100 ml容量聘中，加入1 L濃硝酸，定容。混勻后再吸取1.0 ml放入到100 ml容量瓶中，加入1 L濃硝酸，定容。混勻后既是0.200 mg/L鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 儀器與試劑 Zeeman/200型原子吸收分光光度計(jì)，美國(guó)Varian公司;空心陰極燈，威格拉斯儀器 (北京)有限公司;鋅 (0.100 g/L)，上海市計(jì)量測(cè)試研究院;超純硝酸，北京化學(xué)試劑研究所;嬰幼兒頭發(fā)，超純水，自備。

1.5 建立測(cè)量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 金屬鋅離子含量X(μg/g)按下式計(jì)算：W(μg/g)=ρ×V/m。試中：ρ——從工作曲線中得到的鋅的質(zhì)量濃度值，μg/L;V——樣品稀釋體積，mL;m——樣品質(zhì)量，g。

1.6 測(cè)量不確定度的來(lái)源分析 影響頭發(fā)中鋅含量測(cè)定不確定度的來(lái)源有：(1)試樣稱量質(zhì)量m產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：包括天平示值誤差產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;(2)待測(cè)溶液中鋅的濃度ρ產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：包括標(biāo)準(zhǔn)溶液配制時(shí)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和待測(cè)溶液重復(fù)測(cè)量所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;(3)待測(cè)溶液的定容體積V產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和溫度變化所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2 結(jié)果

2.1 樣品稱量質(zhì)量m產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.1.1 天平讀數(shù)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1(m) 根據(jù)儀器鑒定證書(shū)天平的最大允許差為±0.5 mg，按均勻分布平定，К=，則:μ1(m)=0.5/=0.289 mg。

2.1.2 天平分辨率產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ2(m)天平分辨率為±0.1 mg則由天平天平分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:μ2(m)=0.29×0.1=0.029 mg。

2.1.3 重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為μ3(m)在電子天平上稱取0.500 g試樣進(jìn)行n=9次重復(fù)測(cè)量，質(zhì)量平均值為0.4999 g用貝塞爾公式計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)偏差s

質(zhì)量平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

實(shí)際進(jìn)行兩次測(cè)量，一次是空盤，一次是毛重。因此樣品稱量質(zhì)量m產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為：

2.2 待測(cè)溶液中鋅濃度ρ產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用0.1 g/L鋅標(biāo)準(zhǔn)母液配成2.00 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。Varian 220型儀器配備自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)體系的各濃度可自行配置。本標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)的濃度分別為 0 μg/L，0.2 μg/L，0.4 μg/L，0.6 μg/L，1.0 μg/L。各點(diǎn)分別測(cè)定3次測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度與吸光度

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(1)測(cè)量所使用的鋅標(biāo)準(zhǔn)原溶液是由上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院提供，濃度為0.100 g/L，標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)給出標(biāo)準(zhǔn)不確定度為±0.001 μg/ml，所以鋅標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1(ρ1)為：

(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液一次稀釋時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ①以鋅標(biāo)準(zhǔn)原液0.100 g/L，配成0.100 mg/L鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用1 000 μL移液 (Thermo熱電(上海)公司)，用上述移液器移取0.25 ml，于250 ml容量瓶中。該公司給出的吸量管校正報(bào)告5次測(cè)量結(jié)果如表2：

表2 移液器校準(zhǔn)時(shí)的重復(fù)稱量誤差值 (μl)

移液器的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

按不確定度傳播規(guī)律，則：

(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液二次稀釋時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 以鋅0.100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液配成0.001 μg/ml的標(biāo)準(zhǔn)工作液100 mL，采用容量瓶100 ml(A)，移液器吸取1 ml完成稀釋。移液器的不確定度在①中已經(jīng)給出。

按不確定度傳播規(guī)律，則：

(4)由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)兩次稀釋后，以上各不確定度相互獨(dú)立。則：

則 μ1(ρ0.001)=0.0085 μg/ml，由 ρ0.001引起的ρ標(biāo)準(zhǔn)不確定度近似值［6］為：

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ2(ρ) 根據(jù)表1數(shù)據(jù)，由標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A與濃度ρ的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸直線方程由儀器自動(dòng)求得為：A=a+bρ=0.1054ρ+0.00631，相關(guān)系數(shù)r=0.9998，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)曲線線性很好。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度ρ，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上求得吸光度的理論值，計(jì)算實(shí)際吸光度Ai與理論值殘差μi=Ai－(a+bρi)。每一標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定3次，包括空白共有5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，n=3×5=15，按照按貝塞爾公式，計(jì)算求得殘差μi的標(biāo)準(zhǔn)偏差s：

將發(fā)鋅試樣溶液上機(jī)測(cè)試6次，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試樣溶液中鋅的含量

樣品含量的平均值ρ樣=0.909 μg/ml。所以標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

上式S為標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度值殘茶的標(biāo)準(zhǔn)偏差;ρ為標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均濃度，是0.55 μg/ml;Sω為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度殘差的平方合：

式中的n為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量次數(shù)，n=15，P為樣品的測(cè)量次數(shù)，P=6。將上述值代入公式得：

2.2.3 樣品測(cè)量重復(fù)性產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3(ρ) 樣品測(cè)量了6次，P=6，結(jié)果如表3。6次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為

上式中ρi為樣品的濃度，ρ為樣品的平均濃度。代入公式得S(ρ)=0.00649

把ρ的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成，得到：

2.3 待測(cè)溶液體積V的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.1 容量瓶校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1(V)

2.4 樣品中鋅含量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 將上述求得的個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量列于表4中：以上各不確定度分量各不相關(guān)，鋅含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.5 擴(kuò)展不確定度 取包含因子κ=2，發(fā)中鋅含量的擴(kuò)展不確定度為：

2.6 頭發(fā)中鋅的檢測(cè)結(jié)果為：

3 討論

用石墨爐原子吸收測(cè)頭發(fā)中的鋅含量，方法是可行的。在此環(huán)境條件下，只要儀器能保證最佳狀態(tài)，就能保證數(shù)據(jù)的可靠性，提高儀器的靈敏度，保證儀器的最佳狀態(tài)，這是提供可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。在這里還有一項(xiàng)比較重要的因數(shù)沒(méi)有考慮進(jìn)去，既石墨管的新舊直接影響儀器的靈敏度，可能對(duì)不確定度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。這將是下一個(gè)課題研究的目標(biāo)。