火焰原子吸收法偏转与不偏转燃烧头测定高浓度钠的不确定度分析

火焰原子吸收法偏转与不偏转燃烧头测定高浓度钠的不确定度
分析
程春霞
【摘要】对使用火焰原子吸收法测定钠时,采用偏转与不偏转燃烧头的方式对高浓度钠的测定结果进行不确定度分析.结果表明,对钠含量较高的食品,采用将燃烧头偏转一定的角度,测定结果的准确度更高,这是由于避免了在不偏转燃烧头的情况下,对样品进行高倍稀释作用而引入的不确定度.
【期刊名称】《广东微量元素科学》
【年(卷),期】2015(022)011
【总页数】7页(P16-22)
【关键词】火焰原子吸收法;不确定度;钠;燃烧头
【作者】程春霞
【作者单位】山东中质华检测试检验有限公司,山东济宁 272000
【正文语种】中文
【中图分类】O657.31
Key words: flame atomic absorption spectrometry; uncertainty; sodium; burner
钠元素是人体必需的营养元素，食品中钠元素含量的多少与人体的健康息息相关。

原子吸收光谱法作为一种检测微量及痕量元素的新型分析方法，在各个领域都有广泛的应用[1-5]。

在食品行业中，国家出台了钠元素的测定方法-火焰发射光谱法[6]，在实际的检测中我们发现这种方法存在着一定的局限性。

当采用火焰原子吸收光谱法测定食品中钠的含量，采用灵敏线589.0 nm作为测定时的波长，适宜的浓度范围较窄，但是对于高浓度钠含量的样品，在试验过程中需要进行高倍数的稀释操作。

将燃烧头偏转一定角度，可有效的降低高浓度溶液的吸光度，避免由于操作过程中高倍数的稀释标品与样品溶液所引入的误差。

本文对偏转与不偏转燃烧头测定高浓度钠元素进行不确定度分析[7]。

AAS ZEEnit700P型原子吸收光谱仪(德国耶拿公司)，定量重复性0.1%；CEM MARS6-N2814型微波消解仪(美国(培安)CEM公司)；XS105DU型电子分析天平(梅特勒-托利多)，精细量程0～41 g，最小分度值0.000 01 g，0～41 g示值误
差为-0.000 01g；
钠元素标准溶液1 000 μg/mL：购自中国计量科学研究院；相对扩展不确定度
0.5%，k=2。

硝酸(优级纯)、超纯水。

称取样品实际上是用减量法通过两次称量给出的，即由一次回零(空瓶)称量所得：式中：m皮=没有装样品时容量瓶的质量(g); m总=装有样品时容量瓶的质量(g)。

2.1.1 称量不确定度来自3个方面第一：称量的重复性，可以通过10次重复
测量，采用A类评定方法求出；第二：由天平称量不准引入的不确定度，按B类
方法评定；第三：天平示值误差引入的不确定度，按B类方法评定。

(1)m1称量重复性引入的标准不确定度分量uA(m1)。

事先对质量m1进行n=10次重复测量。

可采用贝塞尔公式计算其标准偏差：
(2)m1的测量不准引入的标准不确定度分量uB(m1)。

用十万分之一天平称量样品，校准证书给出天平的重复性误差为0.1 mg，m1测量值为均匀分布，包含因子。

其标准不确定度uB1(m1)为：
(3)天平的示值误差引入的标准不确定度分量uB2(m1)。

天平的示值误差导致的不确定度服从均匀分布。

在50 g量程范围内，天平的示值误差为-0.1 mg，区间半
宽度为，其标准不确定度为：
(4)m1的测量的合成不确定度。

2.1.2 m2称量不确定度评定m2与m1的不确定度评定方法相同，则m2的合成标准不确定度uc(m2)为：
2.1.3 m称量相对不确定度评定 m是m1和m2的差值，其系统偏差被抵消，是负相关。

因此，此处采用方和根的合成规则进行合成。

使用体积为100 mL的容量瓶，不确定度来源主要有：重复性、最大允差、温度
的影响。

2.2.1 重复性引起的不确定度评定uA(V) 用A类方法进行评定，即通过对容量瓶的重复实验可以估算定容变动产生的不确定度。

可以定容10次，并称量求取其标准偏差来评价其重复性。

采用贝塞尔公式计算标准偏差：
2.2.2 容量瓶允差引起的不确定评定uB1(V) 100 mL容量瓶的允差± 0.10 mL，则区间半宽度=0.10 mL，服从三角分布，包含因子。

其标准不确定度uB1(V)为：2.2.3 温度系数引起的不确定度评定uB2(V) 根据JJG196-2006容量瓶检定规
程的规定，假设实验在20 ℃±5 ℃条件下进行的，因为液体的体积膨胀系数要远
远大于玻璃的体积膨胀系数，此处玻璃的体积膨胀系数可以忽略不计，因此我们只需要考虑液体的体积膨胀系数即可。

水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，产生的
体积变化为:
则区间半宽度=0.105 mL，设为均匀分布，包含因子。

其标准不确定度为：
2.2.4 容量瓶体积V的合成不确定度评定uc(V) 因为体积V的3个不确定度分量uA(V)、uB1(V)、uB2(V)互不相关，其合成不确定度采用方和根方法合成：
其相对标准不确定度为：
钠标准使用液0～0.4 μg/mL是由标准贮备液经过四步稀释10倍得到吸光度小于0.5。

不确定度来源于标准溶液的不确定度，10 mL移液管移液引起的不确定度，定容10 mL引起的不确定度3个方面。

(1)标准溶液证书上钠标准溶液相对扩展不确定度ur(z)为0.5%;(2)由容量瓶引起的不确定度评定:
(3)由移液管引起的不确定度评定: 移液管引起的不确定度同容量瓶评定方法类似。

标准溶液稀释引起的不确定度互不相关，其合成不确定度采用方和根方法合成：
(1)移液管引起的不确定度ur(Y):
(2)样品消解完定容100 mL后，再稀释1 000倍，按1：10再1：10再1：10分3次稀释得到待测试样，因此f1=V100/V10=10，f2=V100/V10=10,
f3=V100/V10=10，逐级移取10.00 mL到100 mL容量瓶来完成, 则相对标准不确定度为：
在食品中的钠的检测中，测量平均值为P=6次=8 507、8 416、8 433、8 385、8 596、8 391；测量平均值为8 455 mg/100 g，样品6次重复测量的标准偏差为81.96 mg/100 g；则其测量标准不确定度为:
相对标准不确定度为: ur(P)=33.47/8 455=0.003 96。

由校准证书上可知，原子吸收光谱仪的定量重复性为0.1%，则其相对扩展不确定度为0.1%，按均匀分布计算，则原子吸收光谱仪的相对标准不确定度为:
见表1。

由上计算可知，食品中钠含量检测的合成相对标准不确定度为0.010 9，则其合成不确定度为:
取包含因子k=2(近似95%置信概率)，则:
(1)称取样品质量产生的相对标准不确定度ur(m)。

称量样品产生的相对标准不确定度同上：
(2)容量瓶产生的相对标准不确定度ur(V)。

容量瓶定容产生的相对标准不确定同
上：
(3)标准使用液Cs配制的相对标准不确定度分量ur(Cs)。

钠标准使用液0～4
μg/mL是由标准贮备液经过三步稀释10倍得到吸光度小于0.5。

不确定度来源于标准溶液的不确定度，10 mL移液管移液引起的不确定度，定容10 mL引起的不确定度。

① 标准溶液证书上钠标准溶液相对扩展不确定度ur(z)为0.5%。

② 由容量瓶引起的不确定度评定。

③ 由移液管引起的不确定度评定。

标准溶液稀释引起的不确定度互不相关，其合成不确定度采用方和根方法合成：
(1)移液管引起的不确定度ur(Y)
(2)样品消解完定容100 mL后，再稀释100倍，按1：10再1：10分两次稀释得到待测试样，因此 f1=V100/V10=10，f2=V100/V10=10，逐级移取10.00 mL到100 mL容量瓶来完成，则相对标准不确定度为：
在食品中的钠的检测中，测量平均值为P=6次=8 481、8 574、8 548、8 472、8 596、8 449；测量平均值为8 520 mg/100 g，样品6次重复测量的标准偏差为60.57 mg/100 g；则其测量标准不确定度为:
相对标准不确定度为: ur(P)=24.73/8 520=0.002 90。

由校准证书上可知，原子吸收光谱仪的定量重复性为0.1%，则其相对扩展不确定度为0.1%，按均匀分布计算，则原子吸收光谱仪的相对标准不确定度为:
见表2。

由上计算可知，食品中钠含量检测的合成相对标准不确定度为0.005 36，则其合成不确定度为:
取包含因子k=2(近似95%置信概率)，则：
X1=8 520 mg/100 g；U=91.28 mg/100 g；k=2。

使用偏转燃烧头和不偏转燃烧头测钠的不确定度见表3。

由表3可见，使用偏转燃烧头一定角度测定食品中钠的不确定度明显小于不偏转燃烧头的不确定度，造成不确定度增大的主要原因是标准溶液和待测样品的稀释倍数。

当食品中钠含量较高时，选择偏转燃烧头一定角度来检测钠的含量不确定度更低，操作更简单，避免稀释倍数过高带来的误差。

【相关文献】
[1]覃毅磊.火焰原子吸收光谱法测定食品中钠、钾的含量[J].东莞理工学院学报，2005，12(1)：96-98.
[2]董顺福，朱志国，刘洁.火焰原子吸收法测定11种中成药钾、钠、铬和镍的含量[J].光谱学与光谱分析，1999，19(3)：406-407.
[3]张薇，张卓勇，施燕制.火焰原子吸收光谱法测定山药中的多种微量元素[J].光谱学与光谱分析，2006，26(5)：963-965.
[4]曹小勇，李新生，冯晓东.原子吸收分光光度法测定3种中成药中铜铅砷汞的含量[J].中成药，2004，26(5)：附9-附10.
[5]赵德华，李居安，杨天寿.原子吸收分光光度法测定复方甘草片中重金属的含量[J].中国药房，2010，21(48)：4559-4600.
[6]中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.91-2003 《食品中钾、钠的测定》[S]. 2003.
[7]国家计量技术规范.JJF 1059.1:2012 《测量不确定度评定与表示》[S]. 2012.。