水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮的不確定度分析

蔣奕雄

摘 要：通過對氨氮水質(zhì)在線自動分析儀測定氨氮過程的分析，探討了測試各環(huán)節(jié)中可能引入的不確定度分量，并匯總合成得到擴(kuò)展不確定度，確定了對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素，為其他類似實(shí)驗(yàn)減少誤差提供參考。

關(guān)鍵詞：氨氮；自動分析儀；不確定度

中圖分類號 S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）12-23-02

Abstract：Through the analysis on the determination of ammonia nitrogen by ammonia water quality online automatic analyzer，we discusses the uncertainty components that may introduce each link in all sectors of the experiments and summarize the synthesis of expanded uncertainty so as to confirm main factors of uncertainty contribution，using this result we expect for other similar experiments to reduce the error reference。

Key words：Ammonia nitrogen；Automatic analyzer；Uncertainty

地表水氨氮測定的傳統(tǒng)方法是采用納氏試劑分光光度法，但是納氏試劑的毒性強(qiáng)，分析過程中使用汞鹽易產(chǎn)生二次污染，且預(yù)處理過程繁瑣，實(shí)驗(yàn)周期長。氨氮水質(zhì)在線自動分析儀可以連續(xù)、及時、準(zhǔn)確的對水質(zhì)及其變化狀況進(jìn)行監(jiān)測，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此，對儀器測量過程是否持續(xù)受控，測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致的判定，具有非常重要的意義。測量不確定度是對測量結(jié)果可能產(chǎn)生誤差的度量，是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，已成為檢驗(yàn)和校準(zhǔn)自動分析儀必不可少的工作之一。本文通過對水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮過程的分析，找出分析測試過程中主要可能引入誤差的步驟，為其他重復(fù)或相似實(shí)驗(yàn)減少誤差、提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量提供參考。

1 方法與儀器

1.1 方法與依據(jù)

1.1.1 方法原理 水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮的方法有電極法和光度法。電極法主要包括氨離子選擇性電極法和氨氣敏電極電位法，測量原理為電極電位與水樣中氨濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行測量。光度法主要包括納氏試劑比色法和水楊酸分光光度法等，其主要原理為水樣中的氨氮與指示劑反應(yīng)后顯色，水樣的吸光度在特定波長處與氨氮含量成正比，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行定量分析。

1.1.2 測量依據(jù) JJG 631-2013氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程；JJG（閩）1050-2012氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程。

1.2 主要儀器、試劑與條件

1.2.1 主要儀器 水質(zhì)自動分析儀（氨氮）（LFNH-DW2001，湖南力合）；絕緣電阻表，500V，10級；秒表，分辨力0.01s；分析天平，最小分度值0.1mg；玻璃量器，A級。

1.2.2 試劑 水中氨氮成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國家標(biāo)準(zhǔn)編號GBW（E）080220，質(zhì)量濃度100mg/L，擴(kuò)展不確定度（包含因子k=2），中國計(jì)量科學(xué)研究院研制。

1.2.3 測量條件 環(huán)境溫度不超過5～40℃，相對濕度：≤85%。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：以購買的質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，按其證書所述使用方法配制成質(zhì)量濃度為5.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。

2.2 樣品測試 儀器運(yùn)行穩(wěn)定后，將配制好的氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液經(jīng)氨氮水質(zhì)自動分析儀連續(xù)重復(fù)測定。

3 數(shù)學(xué)模型

在測量不確定度評定中，建立數(shù)學(xué)模型也稱為測量模型化，目的是建立被測量與各影響量之間的函數(shù)關(guān)系。采用經(jīng)典的比較測量法可得到數(shù)學(xué)模型：

5.4 擴(kuò)展不確定度 擴(kuò)展不確定度是確定測量結(jié)果區(qū)間的量，可期望該區(qū)間包括被測量之值分布的大部分。假設(shè)其服從正態(tài)分布，取包含因子k=2（95%置信概率），則擴(kuò)展不確定度為：urel=kuc，在此取k=2，則u=3%。

6 對使用氨氮分析儀檢定裝置的測量不確定度評定

按規(guī)程規(guī)定要求，其測量不確定度見表3。

7 校準(zhǔn)和測量能力（CMC）

取包含因子k=2（95%置信概率），則該項(xiàng)目的CMC為：urel=3%，k=2。

8 結(jié)論

（1）水質(zhì)在線自動分析儀測量水中氨氮，測定結(jié)果為5.02mg/L，擴(kuò)展不確定度為urel=3%（k=2）。（2）在不考慮曲線擬合以及系統(tǒng)引入的不確定度的情況下，對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素為氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度和樣品重復(fù)測量引入的不確定度。

參考文獻(xiàn)

[1]JJG 631-2013，氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程[S].

[2]JJG（閩）1050-2012，氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程[S].

[3]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

[4]北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心.環(huán)境監(jiān)測測量不確定度評定[M].北京：中國計(jì)量出版社，2009.

[5]上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院.常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國計(jì)量出版社，2001.

（責(zé)編：張宏民）

摘 要：通過對氨氮水質(zhì)在線自動分析儀測定氨氮過程的分析，探討了測試各環(huán)節(jié)中可能引入的不確定度分量，并匯總合成得到擴(kuò)展不確定度，確定了對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素，為其他類似實(shí)驗(yàn)減少誤差提供參考。

關(guān)鍵詞：氨氮；自動分析儀；不確定度

中圖分類號 S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）12-23-02

Abstract：Through the analysis on the determination of ammonia nitrogen by ammonia water quality online automatic analyzer，we discusses the uncertainty components that may introduce each link in all sectors of the experiments and summarize the synthesis of expanded uncertainty so as to confirm main factors of uncertainty contribution，using this result we expect for other similar experiments to reduce the error reference。

Key words：Ammonia nitrogen；Automatic analyzer；Uncertainty

地表水氨氮測定的傳統(tǒng)方法是采用納氏試劑分光光度法，但是納氏試劑的毒性強(qiáng)，分析過程中使用汞鹽易產(chǎn)生二次污染，且預(yù)處理過程繁瑣，實(shí)驗(yàn)周期長。氨氮水質(zhì)在線自動分析儀可以連續(xù)、及時、準(zhǔn)確的對水質(zhì)及其變化狀況進(jìn)行監(jiān)測，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此，對儀器測量過程是否持續(xù)受控，測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致的判定，具有非常重要的意義。測量不確定度是對測量結(jié)果可能產(chǎn)生誤差的度量，是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，已成為檢驗(yàn)和校準(zhǔn)自動分析儀必不可少的工作之一。本文通過對水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮過程的分析，找出分析測試過程中主要可能引入誤差的步驟，為其他重復(fù)或相似實(shí)驗(yàn)減少誤差、提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量提供參考。

1 方法與儀器

1.1 方法與依據(jù)

1.1.1 方法原理 水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮的方法有電極法和光度法。電極法主要包括氨離子選擇性電極法和氨氣敏電極電位法，測量原理為電極電位與水樣中氨濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行測量。光度法主要包括納氏試劑比色法和水楊酸分光光度法等，其主要原理為水樣中的氨氮與指示劑反應(yīng)后顯色，水樣的吸光度在特定波長處與氨氮含量成正比，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行定量分析。

1.1.2 測量依據(jù) JJG 631-2013氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程；JJG（閩）1050-2012氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程。

1.2 主要儀器、試劑與條件

1.2.1 主要儀器 水質(zhì)自動分析儀（氨氮）（LFNH-DW2001，湖南力合）；絕緣電阻表，500V，10級；秒表，分辨力0.01s；分析天平，最小分度值0.1mg；玻璃量器，A級。

1.2.2 試劑 水中氨氮成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國家標(biāo)準(zhǔn)編號GBW（E）080220，質(zhì)量濃度100mg/L，擴(kuò)展不確定度（包含因子k=2），中國計(jì)量科學(xué)研究院研制。

1.2.3 測量條件 環(huán)境溫度不超過5～40℃，相對濕度：≤85%。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：以購買的質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，按其證書所述使用方法配制成質(zhì)量濃度為5.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。

2.2 樣品測試 儀器運(yùn)行穩(wěn)定后，將配制好的氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液經(jīng)氨氮水質(zhì)自動分析儀連續(xù)重復(fù)測定。

3 數(shù)學(xué)模型

在測量不確定度評定中，建立數(shù)學(xué)模型也稱為測量模型化，目的是建立被測量與各影響量之間的函數(shù)關(guān)系。采用經(jīng)典的比較測量法可得到數(shù)學(xué)模型：

5.4 擴(kuò)展不確定度 擴(kuò)展不確定度是確定測量結(jié)果區(qū)間的量，可期望該區(qū)間包括被測量之值分布的大部分。假設(shè)其服從正態(tài)分布，取包含因子k=2（95%置信概率），則擴(kuò)展不確定度為：urel=kuc，在此取k=2，則u=3%。

6 對使用氨氮分析儀檢定裝置的測量不確定度評定

按規(guī)程規(guī)定要求，其測量不確定度見表3。

7 校準(zhǔn)和測量能力（CMC）

取包含因子k=2（95%置信概率），則該項(xiàng)目的CMC為：urel=3%，k=2。

8 結(jié)論

（1）水質(zhì)在線自動分析儀測量水中氨氮，測定結(jié)果為5.02mg/L，擴(kuò)展不確定度為urel=3%（k=2）。（2）在不考慮曲線擬合以及系統(tǒng)引入的不確定度的情況下，對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素為氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度和樣品重復(fù)測量引入的不確定度。

參考文獻(xiàn)

[1]JJG 631-2013，氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程[S].

[2]JJG（閩）1050-2012，氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程[S].

[3]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

[4]北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心.環(huán)境監(jiān)測測量不確定度評定[M].北京：中國計(jì)量出版社，2009.

[5]上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院.常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國計(jì)量出版社，2001.

（責(zé)編：張宏民）

摘 要：通過對氨氮水質(zhì)在線自動分析儀測定氨氮過程的分析，探討了測試各環(huán)節(jié)中可能引入的不確定度分量，并匯總合成得到擴(kuò)展不確定度，確定了對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素，為其他類似實(shí)驗(yàn)減少誤差提供參考。

關(guān)鍵詞：氨氮；自動分析儀；不確定度

中圖分類號 S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）12-23-02

Abstract：Through the analysis on the determination of ammonia nitrogen by ammonia water quality online automatic analyzer，we discusses the uncertainty components that may introduce each link in all sectors of the experiments and summarize the synthesis of expanded uncertainty so as to confirm main factors of uncertainty contribution，using this result we expect for other similar experiments to reduce the error reference。

Key words：Ammonia nitrogen；Automatic analyzer；Uncertainty

地表水氨氮測定的傳統(tǒng)方法是采用納氏試劑分光光度法，但是納氏試劑的毒性強(qiáng)，分析過程中使用汞鹽易產(chǎn)生二次污染，且預(yù)處理過程繁瑣，實(shí)驗(yàn)周期長。氨氮水質(zhì)在線自動分析儀可以連續(xù)、及時、準(zhǔn)確的對水質(zhì)及其變化狀況進(jìn)行監(jiān)測，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此，對儀器測量過程是否持續(xù)受控，測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致的判定，具有非常重要的意義。測量不確定度是對測量結(jié)果可能產(chǎn)生誤差的度量，是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，已成為檢驗(yàn)和校準(zhǔn)自動分析儀必不可少的工作之一。本文通過對水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮過程的分析，找出分析測試過程中主要可能引入誤差的步驟，為其他重復(fù)或相似實(shí)驗(yàn)減少誤差、提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量提供參考。

1 方法與儀器

1.1 方法與依據(jù)

1.1.1 方法原理 水質(zhì)在線自動分析儀測量氨氮的方法有電極法和光度法。電極法主要包括氨離子選擇性電極法和氨氣敏電極電位法，測量原理為電極電位與水樣中氨濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行測量。光度法主要包括納氏試劑比色法和水楊酸分光光度法等，其主要原理為水樣中的氨氮與指示劑反應(yīng)后顯色，水樣的吸光度在特定波長處與氨氮含量成正比，從而對水樣中的氨氮進(jìn)行定量分析。

1.1.2 測量依據(jù) JJG 631-2013氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程；JJG（閩）1050-2012氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程。

1.2 主要儀器、試劑與條件

1.2.1 主要儀器 水質(zhì)自動分析儀（氨氮）（LFNH-DW2001，湖南力合）；絕緣電阻表，500V，10級；秒表，分辨力0.01s；分析天平，最小分度值0.1mg；玻璃量器，A級。

1.2.2 試劑 水中氨氮成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國家標(biāo)準(zhǔn)編號GBW（E）080220，質(zhì)量濃度100mg/L，擴(kuò)展不確定度（包含因子k=2），中國計(jì)量科學(xué)研究院研制。

1.2.3 測量條件 環(huán)境溫度不超過5～40℃，相對濕度：≤85%。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：以購買的質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，按其證書所述使用方法配制成質(zhì)量濃度為5.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。

2.2 樣品測試 儀器運(yùn)行穩(wěn)定后，將配制好的氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液經(jīng)氨氮水質(zhì)自動分析儀連續(xù)重復(fù)測定。

3 數(shù)學(xué)模型

在測量不確定度評定中，建立數(shù)學(xué)模型也稱為測量模型化，目的是建立被測量與各影響量之間的函數(shù)關(guān)系。采用經(jīng)典的比較測量法可得到數(shù)學(xué)模型：

5.4 擴(kuò)展不確定度 擴(kuò)展不確定度是確定測量結(jié)果區(qū)間的量，可期望該區(qū)間包括被測量之值分布的大部分。假設(shè)其服從正態(tài)分布，取包含因子k=2（95%置信概率），則擴(kuò)展不確定度為：urel=kuc，在此取k=2，則u=3%。

6 對使用氨氮分析儀檢定裝置的測量不確定度評定

按規(guī)程規(guī)定要求，其測量不確定度見表3。

7 校準(zhǔn)和測量能力（CMC）

取包含因子k=2（95%置信概率），則該項(xiàng)目的CMC為：urel=3%，k=2。

8 結(jié)論

（1）水質(zhì)在線自動分析儀測量水中氨氮，測定結(jié)果為5.02mg/L，擴(kuò)展不確定度為urel=3%（k=2）。（2）在不考慮曲線擬合以及系統(tǒng)引入的不確定度的情況下，對不確定度貢獻(xiàn)最大的因素為氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度和樣品重復(fù)測量引入的不確定度。

參考文獻(xiàn)

[1]JJG 631-2013，氨氮自動監(jiān)測儀檢定規(guī)程[S].

[2]JJG（閩）1050-2012，氨氮水質(zhì)自動分析儀檢定規(guī)程[S].

[3]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

[4]北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心.環(huán)境監(jiān)測測量不確定度評定[M].北京：中國計(jì)量出版社，2009.

[5]上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院.常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國計(jì)量出版社，2001.

（責(zé)編：張宏民）