電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定飲用水中鎘的不確定度評價

張文濤　焦元啟　張鵬

(東莞理工學院　清潔生產(chǎn)科技中心，廣東東莞　523808)

?

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定飲用水中鎘的不確定度評價

張文濤焦元啟張鵬

(東莞理工學院清潔生產(chǎn)科技中心，廣東東莞523808)

摘要：對電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定飲用水中的微量元素鎘含量的不確定度進行了評定。分析了測試過程中的不確定度來源并計算了各個變量的不確定度，建立了數(shù)學模型，計算出了檢測結(jié)果的合成標準不確定度和擴展不確定度。此方法測定飲用水中Cd的測量不確定度為0.020 4 ug/L。

關(guān)鍵詞：不確定度；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；鎘

礦泉水及飲用水的質(zhì)量受到人們越來越多的重視，其中微量元素鎘的含量直接影響到人們的健康，《生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749-2006》中對鎘的含量標準做出了要求[1]。測量結(jié)果的不確定度是檢測數(shù)據(jù)可靠程度的依據(jù)，是評定測量水平的指標，每一個不確定度分量的大小都會影響測試結(jié)果的準確度。本論文對電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定飲用水中鎘含量的不確定度進行了評定[2]，分析了整個測試過程中的各類不確定度來源,對測試數(shù)據(jù)的合成標準不確定度和擴展不確定度進行了計算，為正確科學的使用檢測結(jié)果提供了依據(jù)。

1實驗方法

1.1主要儀器與試劑

日本島津ICPE-9000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，摩爾超純水機普及型205a(上海摩勒科學儀器有限公司)。

鎘標準溶液：1 000 ppm, 國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院。

所有玻璃器皿均用硝酸溶液浸泡，用去離子水沖洗。

硝酸、雙氧水為優(yōu)級純，實驗所用其他試劑均為分析純。實驗用水為去離子水。

1.2實驗方法

將1 000 ppm鎘標準溶液用10 % HCl逐級配置成濃度為5 ppm、10 ppm、15 ppm、20 ppm和30 ppm的標準溶液，在設(shè)定好儀器參數(shù)的條件下，根據(jù)GB/T5750．6-2006《生活飲用水標準檢驗方法》，繪制出工作曲線。取飲用水并用10 % HCl調(diào)節(jié)酸度，測定其中的鎘含量。

2數(shù)學模型

樣品中鎘的濃度計算公式為:

Y=a+bC， Cx=C-C0

式中：Cx： 樣品中鎘元素的含量；

C： 在標準曲線上的被測元素的含量；

C0：空白測試值；

Y：信號強度；

b：斜率；a：截距。

3不確定度的來源及其分析

根據(jù)分析測試過程和計算公式，可知電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定飲用水中鎘的不確定度來源主要有以下幾個方面：1)最小二乘法擬合工作曲線引入的不確定度u(1)；2)標準溶液配制過程引入的不確定度，包括標準儲備液的不確定度，稀釋過程中移液管、容量瓶引入的不確定度和ICPE儀器引入的不確定度u(2)；3)重復條件下引入的不確定度u(3)。

4不確定度的評價

4.1擬合工作曲線產(chǎn)生的不確定度分量u(1)

實驗分別對不同濃度的鎘標準溶液進行測定，擬合出標準曲線，得到線性回歸方程Y=11.1+348 795C，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9，擬合工作曲線產(chǎn)生的標準不確定度由下面公式來計算：

其中：

4.2其他原因引起的不確定度分量u(2)4.2.1標準溶液引起的不確定度分量u(C0)

本實驗中使用的標準溶液，來自國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院，證書中給出的鎘的濃度為1 000 ug/mL，擴展不確定度是4 ug/mL(k=2)，則鎘的不確定度為u(C0)=2ug/mL(k=2)，相對不確定度為u(C0)/C0=2/1 000=0.2%。

4.2.2配制標準溶液過程中容量瓶、移液管引起的不確定度分量u(V)

在實驗過程中，配置標準儲備液時使用了100 mL容量瓶和10 mL移液管，容量瓶和移液管的校準和溫度是引起體積變化的兩個重要因素。

4.2.3ICPE儀器引起的不確定度分量u(儀)

實驗使用的儀器為日本島津公司ICPE-9000，標準不確定度為0.5 %，取k=2。故由儀器ICPE-9 000引起的不確定度u(儀)=0.5 %/2=0.25 %

故其他原因引起的不確定度分量u(2)為：

4.3重復測量引起的不確定度分量u(3)

對標準物質(zhì)平行測定四次，計算平均值，標準偏差s，標準偏差的不確定度u(s)以及重復測量引起的標準不確定度u(3)[3]。

5合成標準不確定度u

由于上述各分量的不確定度彼此獨立不相關(guān)，故樣品鎘含量檢測結(jié)果的合成標準不確定度可由下面公式計算[4]：

6擴展不確定度

有效自由度未知時，取包含因子k=2，置信概率為95 %，則飲用水中鎘含量的擴展不確定度U=k×u=2×0.010 2ug/L=0.020 4ug/L。

飲用水中鎘含量的結(jié)果可表示為CCd=(12.92±0.02) ug/L,k=2。

7結(jié)語

通過分析和評定可以看出，影響ICPE測定飲用水中鎘元素含量的不確定度來源有繪制的工作曲線的線性、儀器的性能、重復測試、標準物質(zhì)自身以及配置過程中使用的玻璃器皿、試驗溫度等。在該測試方法中，鎘元素含量受平行條件下重復測試引起的不確定度影響最大。通過對不確定度的評定，可以掌握ICPE法測定飲用水中鎘元素含量的準確性。

參 考 文 獻

[1]中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF059-1999測量不確定度評定與表示[S].北京:中國標準出版社,1999.

[2]茍智. ICP-OES法測定水中5種金屬元素含量的不確定度評定[J].內(nèi)肛科技, 2013 (9): 95-96.

[3]劉智敏,陳坤堯,翁壞真,等. 測量不確定度手冊[ M].北京:中國計量出版社, 1997.

[4]羅秘蘭,鐘偉通,曾賢桂.用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀測定水中銅、鉛、鋅、鉻、鎘、鎳含量的不確定度分析[J].廣東化工,2013,40(1):114-116.

Determination of Cadmium in Drinking Water by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

ZHANG WentaoJIAO YuanqiZHANG Peng

(Cleaner Production Center, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)

AbstractThis paper evaluates the uncertainty for determination of cadmium in drinking water by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, discussing the source of uncertainty, establishing the mathematic model, deducing calculation formula, and calculating the uncertainty of each variable. The result shows that the uncertainty of cadmium in water was measured 0.020 4 ug/L.

Key wordsuncertainty; ICP-AES; Cadmium

文章編號：1009-0312(2016)01-0036-03

中圖分類號：C916. 2

文獻標識碼：A

作者簡介：張文濤(1987—)，女，山西呂梁人，講師，碩士，主要從事材料分析與環(huán)境保護研究。

收稿日期：2015-07-10