火焰原子吸收光譜法測(cè)定乳粉中鋅含量的不確定度評(píng)定

王立奇 朱輝 高穎

摘 要：測(cè)量不確定度的評(píng)定對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)檢測(cè)質(zhì)量非常重要。本文介紹了測(cè)量不確定度的基本概念，以測(cè)量乳粉中鋅的含量為例，闡明了測(cè)量不確定度的評(píng)定步驟，分析了影響測(cè)量不確定度的因素，通過(guò)計(jì)算得出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，最終根據(jù)鋅含量的測(cè)量結(jié)果得出擴(kuò)展不確定度。

關(guān)鍵詞：測(cè)量不確定度;標(biāo)準(zhǔn)不確定度;合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度;擴(kuò)展不確定度

Uncertainty Evaluation of Determination of Zinc in Milk Powder by Flame Atomic Absorption Spectrometry

WANG Liqi， ZHU Hui， GAO Ying

（Chaoyang Inspection Testing Authentication Center， Chaoyang 122000， China）

Abstract： Evaluation of measurement uncertainty is very important for internal laboratory quality control and evaluation of testing quality.This paper introduces the basic concept of measurement uncertainty， measures the zinc content of milk powder， clarifies the evaluation steps of measurement uncertainty， analyzes the factors affecting the measurement uncertainty， calculates the synthetic standard uncertainty， and finally obtains the extended uncertainty? according to the measurement results of zinc content.

Keywords： measurement uncertainty; standard uncertainty; synthesis standard uncertainty; extension uncertainty

測(cè)量不確定度簡(jiǎn)稱不確定度，是根據(jù)所用到的信息表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)。測(cè)量不確定度一般由若干分量組成，其中一些分量可根據(jù)一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布，按測(cè)量不確定度的A類評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，并用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征，而另一些分量則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息假設(shè)的概率分布，按測(cè)量不確定度的B類評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，也用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。測(cè)量不確定度是測(cè)量結(jié)果的一部分，報(bào)告測(cè)量結(jié)果的同時(shí)必須報(bào)告不確定度，這才是完整的和有意義的[1-2]。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

原子吸收光譜儀900T，美國(guó)PE;電子分析天平JA2003，上海良平;微波消解儀MARS6 Classic，美國(guó)CEM。

鋅溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)100 μg/mL，GBW（E）080130，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鋅的測(cè)定》（GB 5009.14—2017）中第一法火焰原子吸收光譜法原理，試樣消解處理后，經(jīng)火焰原子化，在213.9 nm處測(cè)定吸光度，在一定濃度范圍內(nèi)鋅的吸光值與鋅含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.2.1 試樣前處理

微波消解：準(zhǔn)確稱取固體試樣0.2～0.8 g（精準(zhǔn)至0.001 g）于微波消解罐中，加入5 mL硝酸，按照微波消解的操作步驟消解試樣，冷卻后取出消解罐，在電熱板上于140～160 ℃趕酸至1 mL左右，消解罐放冷后，將消化液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用少量水洗滌消解罐2～3次，合并洗滌液于容量瓶中，用水定容至刻度，混勻備用，同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別用1 mL、2 mL、5 mL的吸管吸取適量的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液分別定容至10 mL、25 mL、100 mL的容量瓶中，得到溶度為0.1 μg/mL、0.2 μg/mL、0.3 μg/mL、0.4 μg/mL、0.5 μg/mL及0.6 μg/mL的鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.2.3 測(cè)定

（1）儀器參考條件，見(jiàn)表1。

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。將鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液按質(zhì)量濃度由低到高的順序分別導(dǎo)入火焰原子化器，原子化后測(cè)其吸光度值，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度值為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（3）試樣測(cè)定。在與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液相同的實(shí)驗(yàn)條件下，將空白溶液和試樣溶液分別導(dǎo)入火焰原子化器，原子化后測(cè)其吸光值，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.2.4 數(shù)學(xué)模型

（1）

式中：W為試樣中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg;C為測(cè)定用試樣中鋅的含量，μg/mL;V為試樣處理后的總體積，mL;m為試樣的質(zhì)量，g。

1.2.5 測(cè)量不確定度的來(lái)源

測(cè)量不確定度的來(lái)源包括：①測(cè)量過(guò)程的重復(fù)性引入的不確定度分量;②天平示數(shù)誤差引入的不確定度分量;③標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度;④標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度;⑤待測(cè)溶液的容量體積引入的不確定度[3]。

2 不確定度的評(píng)定

2.1 測(cè)定結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度（A類評(píng)定）

對(duì)樣品進(jìn)行8次平行測(cè)定，樣品的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

單次測(cè)量不確定度為：

式中：n為平行測(cè)定次數(shù)，n=8;xi為單次測(cè)量的鋅含量，mg/kg;x為8次測(cè)量的鋅含量平均值，mg/kg。

算數(shù)平均值的不確定度：

測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度：

2.2 試樣稱量過(guò)程引入的不確定度（B類評(píng)定）

依據(jù)GB 5009.14—2017，稱量要求精確至小數(shù)點(diǎn)后第3位，該級(jí)別天平在0≤m≤500范圍內(nèi)的最大允差為±0.005 g（±0.5e，e=0.01）。

按照均勻分布（k=），則，m=1.25 g，則稱量引入的相對(duì)不確定度為：

2.3 定容過(guò)程引入的不確定度（B類評(píng)定）

樣品消解后定容至25 mL容量瓶中，按照均勻分布（k=），則，相對(duì)不確定度為。

定容到25 mL容量瓶，溫度變化引入的相對(duì)不確定度（假設(shè)溫度有3 ℃差異，水溶液定容），體積變化為a=V×液體膨脹系數(shù)×T=25×2.1×10-4×3，k=1.96，，則定容過(guò)程的合成相對(duì)不確定度為。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度（B類評(píng)定）

標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)給出的相對(duì)不確定度Urel（標(biāo)）=0.008%

2.5 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋過(guò)程引入的不確定度（B類評(píng)定）

按照均勻分布k=，則各分量的相對(duì)不確定度為以下幾方面。

（1）1 mL移液管的相對(duì)不確定度為：

（2）2 mL移液管的相對(duì)不確定度為：

（3）5 mL移液管的相對(duì)不確定度為：

（4）10 mL容量瓶的相對(duì)不確定度為：

（5）25 mL容量瓶的相對(duì)不確定度為：

（6）100 mL容量瓶的相對(duì)不確定度為：

定容過(guò)程中，引入的相對(duì)不確定度為：

定容到10 mL容量瓶，溫度變化引入的相對(duì)不確定度為：

。

定容到25 mL容量瓶，溫度變化引入的相對(duì)不確定度為：

定容到100 mL容量瓶，溫度變化引入的相對(duì)不確定度為：

由溫度變化引起的相對(duì)不確定度為：

稀釋過(guò)程中引入的相對(duì)不確定度為：

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)引入的不確定度（A類評(píng)定）

（1）用配制的標(biāo)準(zhǔn)系列0 mg/L、0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L、0.5 mg/L及0.6 mg/L測(cè)定2次，得到數(shù)據(jù)如表3所示。直線方程：y=a+bx=0.007 9;b=0.431 4;r=0.999。

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線剩余標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)曲線剩余標(biāo)準(zhǔn)差引入的不確定度[4]為：

（2）

（3）

式中：p為樣品的重復(fù)測(cè)量次數(shù)，p=8;n為標(biāo)準(zhǔn)曲線各點(diǎn)測(cè)量次數(shù)之和，n=14;x為樣品測(cè)量結(jié)果的平均值，x=0.364。

標(biāo)準(zhǔn)曲線剩余標(biāo)準(zhǔn)差引入的相對(duì)不確定度為：

3 合成不確定度

各不確定度分量匯總表見(jiàn)表4。

合成相對(duì)不確定度為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

，

4 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度為U=U（w）×k=0.38 mg/kg，k=2，p=95%;測(cè)量結(jié)果表示為W=（10.84±0.38）mg/kg（k=2）[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]丁文.火焰原子吸收光譜法測(cè)定土壤中鋅含量的測(cè)量不確定度評(píng)定[J].化學(xué)分析計(jì)量，2005（3）：7-9.

[2]中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南：CNAS—GL006：2019[EB/OL].（2019-04-09）

[2022-01-08]https：//www.cnas.org.cn/rkgf/sysrk/rkzn/2019/04/896487.shtml.

[3]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定：JJF 1135—2005[EB/OL].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005.

[4]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1—2012[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).測(cè)量不確定度評(píng)定和表示：GB/T 27418—2017[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.