分光光度法測定細(xì)木工板甲醛釋放量的不確定度評定

辜忠春　李光榮　李軍章

摘要：依照J(rèn)JF 1059.1-2012 《測量不確定度的評定與表示》的方法，對細(xì)木工板甲醛釋放量測量試驗(yàn)進(jìn)行了不確定度分析，并對各不確定度分量進(jìn)行量化和評定，計(jì)算了合成標(biāo)準(zhǔn)不確定和擴(kuò)展不確定度。結(jié)果表明：甲醛釋放量為（13±02）mg·L-1，其中擴(kuò)展不確定度的包含因子k=2，置信概率P=95%。

關(guān)鍵詞：細(xì)木工板；甲醛釋放量；不確定度

中圖分類號：O657.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004-3020（2016）01-0046-04

Abstract： Based on JJF 1059.1-2012 Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement， the uncertainty for determination of formaldehyde emission of blockboard was analyzed. Uncertainty components of measurement were made sure by calculation. The combined uncertainty and expanded uncertainty were calculated. The results showed that formaldehyde emission was （1.3±0.2）mg·L-1， which expanded uncertainty coverage factor k=2， fiducially probability P=95%.

Key words：blockboard； formaldehyde emission； uncertainty

甲醛是一種無色、有特殊刺激性氣味的有毒氣體，對人體的皮膚黏膜、呼吸、神經(jīng)、遺傳及免疫系統(tǒng)均有不良影響[1]，被世界衛(wèi)生組織確認(rèn)為致癌和致畸物質(zhì)。由人造板材裝修材料所引發(fā)的甲醛污染是導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染的主要因素之一，因此國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 18580-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料 人造板及其制品中甲醛釋放限量》[2]對人造板及制品的甲醛釋放量做了嚴(yán)格的規(guī)定，而對其檢測結(jié)果可靠程度衡量，目前通常采用測量不確定度來評定。測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，即定量表示了測量結(jié)果的可信程度。本文依據(jù)JJF 1059.1-2012[3]和CNAS-GL06：2006[4]，用分光光度法測定細(xì)木工板的甲醛釋放量[5]，對測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定和分析，為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步提高檢測質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與儀器

細(xì)木工板，由湖北福漢木業(yè)集團(tuán)公司提供，公稱厚度為15 mm；721分光光計(jì)，上海佑科儀器公司。

1.2測定方法

1.2.1待測液收集

在10 L干燥器底部放置盛有300 mL蒸餾水的結(jié)晶皿和金屬支架，將制作為長150 mm×寬50 mm的10塊小樣放于金屬支架上，試件之間互不接觸。在（20±1） ℃環(huán)境下放置24 h，蒸餾水吸收從試件釋放出的甲醛，此溶液作為待測液[5]。樣品進(jìn)行6次平行試驗(yàn)。

1.2.2甲醛濃度定量

吸取10 mL乙酰丙酮溶液（體積分?jǐn)?shù)04%）和10 mL乙酸銨溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%）于50 mL帶塞三角燒瓶中，再從結(jié)晶皿中吸取l0 mL待測液至燒瓶中，塞上瓶塞，搖勻并放到（40±2）℃的水槽加熱15 min，再將其置于暗處約1 h，冷卻至室溫。在分光光度計(jì)上波長412 nm處，以蒸餾水作為對比溶液調(diào)零，測定待測液吸光度。同時(shí)，用蒸餾水代替吸收液作空白試驗(yàn)，測定空白吸光度。

1.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

分別準(zhǔn)確吸取0，050，100，250，500，1000 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）081701）于100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋定容，然后各移取10 mL溶液，按上述1.2.2的方法進(jìn)行光度測量分析，根據(jù)甲醛濃度（0～1000 mg·L-1）吸光情況繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線平行3次試驗(yàn)。

1.2.4計(jì)算結(jié)果

細(xì)木工板甲醛釋放量由結(jié)晶皿中吸收液的甲醛含量表示，吸收液的甲醛含量由標(biāo)準(zhǔn)曲線比較定量求得。

2結(jié)果與分析

2.1不確定度來源分析

根據(jù)試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法可知，細(xì)木工板甲醛釋放量測量不確定度來源主要有5個(gè)方面，如表1所示。

2.2不確定度分量評定

2.2.1樣品的重復(fù)測定引入的不確定度

從同一張細(xì)木工板隨機(jī)截取6組試樣（每組10塊小樣），重復(fù)6次測量甲醛釋放量，采用極差法[3]對重復(fù)測定引入的不確定度進(jìn)行評估，結(jié)果見表2。此項(xiàng)分量綜合體現(xiàn)了試件非均勻性和隨機(jī)取樣、試件制作、儀器讀數(shù)的變動(dòng)性中各方面隨機(jī)影響，因此，在其他分量評定中不再重復(fù)考慮隨機(jī)影響。

樣品的重復(fù)測定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（N）和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（N）為：

u（N）=RM/n=0.032 3 mg·L-1

urel（N）=u（N）/=2.483%

2.2.2試件制作的尺寸偏差引入的不確定度

制作的試件長、寬允差均為±05 mm[5]，試件總表面積為10×2×（50 mm×150 mm +15 mm×150 mm +15 mm×50 mm）=210 000 mm2，試件的最大尺寸偏差為10×2×（05 mm×50 mm +05 mm×150 mm+05 mm×15 mm+05 mm×15 mm）=2 300 mm2，尺寸偏差按矩形分布，k =3，假設(shè)試件甲醛按表面積均勻釋放，則由試件制作的尺寸偏差的不確定度u（H）和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（H）為：

u（H）=2 300/3=1 328（mm2）

urel（H）=1 328/210 000=0.632%

2.2.3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值的不確定度

甲醛溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）081701）證書給出的信息：標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定值100 mg·L-1，擴(kuò)展不確定度為5%，k =2。則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（S）=5%/2=25%。

2.2.4測定吸收液甲醛濃度由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的變動(dòng)性引入的不確定度

樣品吸收液中甲醛濃度由標(biāo)準(zhǔn)曲線比較定量求得，此項(xiàng)分量的不確定度由3個(gè)子分量組成：①標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，②標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程中溫度變化引入的不確定度，③擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)得出吸收液甲醛濃度C0時(shí)產(chǎn)生的不確定度。

（1）標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

在標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程使用了單標(biāo)線吸管、分度吸管以及容量瓶等玻璃量具，按照J(rèn)JG 196-2006 《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[6]的要求，均有相應(yīng)的最大容量允差，假設(shè)按三角形分布，k =6，各量具相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表3，合成標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel（校準(zhǔn)）為：

urel（校準(zhǔn)）=0.4082+0.2862+0.4082+0.1632+0.0822+5×0.4082=0676（%）

（2）標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程中溫度變化引入的不確定度。

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為20±3 ℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4 ℃-1，假設(shè)為矩形分布，k=3，各分量相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表4，各分量的不確定度來源彼此獨(dú)立不相關(guān)，合成溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程中的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel （溫差）為：

urel （溫差）=10×0.0362=0.115%

（3）擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)得出吸收液甲醛濃度C0時(shí)產(chǎn)生的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液和待測溶液的顯色和上機(jī)均在同一條件下操作，顯色劑、甲醛溶液移取的體積也都相同，故吸液管本身的誤差對標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液和待測溶液測量結(jié)果的影響是一致的，可不考慮吸液管本身的體積誤差的變動(dòng)性引入的不確定度。同理，溶液溫度變化的影響在各測量溶液間是一致的，亦可不考慮其分量。

2.4結(jié)果表示

細(xì)木工板甲醛釋放量為（1.3±0.2）mg·L-1，由標(biāo)準(zhǔn)不確定度0064 5 mg·L-1和包含因子k=2的乘積得到擴(kuò)展不確定度為02 mg·L-1，其置信概率為95%。

3結(jié)果與討論

通過不確定度的評定，在本次試驗(yàn)中，對比各分量對不確定度總量影響分析可知，由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的變動(dòng)性引入的不確定度貢獻(xiàn)最大，其次為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值的不確定度和樣品的重復(fù)測定引入的不確定度，由計(jì)算結(jié)果數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度也不可忽視，而試件制作的尺寸偏差引入的不確定度影響較小。因此，在檢測過程中，對較大分量不確定度的引入因素應(yīng)引起高度重視，標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范操作，同時(shí)增加平行試驗(yàn)次數(shù)，盡可能降低不確定度，使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué)，從而進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室檢測水平。

參考文獻(xiàn)

[1]洪家敏.甲醛污染的危害及檢測方法研究進(jìn)展綜述[J].安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2007，13（1）：4447.

[2]GB 18580-2001且室內(nèi)裝飾裝修材料 人造板及其制品中甲醛釋放限量[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[3]JJF 1059.1—2012 測量不確定度的評定與表示[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4]CNAS-GL06：2006 化學(xué)分析中不確定度的評估指南[S].北京：中國計(jì)量出版社，2006.

[5]GB/T 5849-2006 細(xì)木工板[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[6]JJG 196-2006 常用玻璃量器檢定規(guī)程[S].北京：中國計(jì)量出版社，2006.

[7]JJF 1135-2005 化學(xué)分析測量不確定度評定[S].北京：中國計(jì)量出版社，2005.

[8]辜忠春，李軍章，羅愛軍，等.林產(chǎn)品檢測中的數(shù)值修約及運(yùn)算規(guī)則淺析[J].湖北林業(yè)科技，2015，（6）：4244.

（責(zé)任編輯：鄭京津）