分光光度法測定水中亞硝酸鹽含量的不確定度評定

孟繁磊，牛紅紅，蔡紅梅，蔡玉紅，樊慧梅，楊建，魏春雁（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室（長春），吉林長春130033）

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分光光度法測定水中亞硝酸鹽含量的不確定度評定

孟繁磊，牛紅紅，蔡紅梅，蔡玉紅，樊慧梅，楊建，魏春雁*
（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室（長春），吉林長春130033）

摘要：評定分光光度法測定水中亞硝酸鹽含量的不確定度。采用紫外分光光度法測定水中亞硝酸鹽的含量，運用測量不確定度的基本方法和程序，分析影響結(jié)果不確定度的各種因素，建立數(shù)學(xué)模型，合成計算亞硝酸鹽含量的不確定度。通過分析計算標準溶液的純度、標準儲備液配置、標準溶液稀釋過程、曲線擬合過程、待測樣品稀釋、樣品測定重復(fù)性等帶來的不確定度分量，最后合成水中亞硝酸鹽的含量的不確定度為0.485mg/L，測量擴展不確定度：0.017mg/L（K=2）。

關(guān)鍵詞：分光光度法；亞硝酸鹽；不確定度評定

不確定度是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，表征合理地賦予被測量量值的分散性［1］，它是被測量客觀值在某一量值范圍內(nèi)的一個評定，測量結(jié)果的表述必須同時包含被測量值及與該值相關(guān)的測量不確定度，才是完整并有意義的［2-3］。目前，國際間檢驗數(shù)據(jù)的比對普遍要求提供包含置信水平的測定結(jié)果不確定度。我國頒布實施了《測量不確定度評定和表示》［4］，于2005年頒布實施的《檢測和校準實驗室能力的通用要求》（ISO/ IEC17025-2005）［5］中也要求檢驗和校準實驗室應(yīng)具有并應(yīng)用評定測量不確定度的程序。中國實驗室國家認可委員會要求其認可的實驗室逐步開展測量不確定度的評定和應(yīng)用。本文以《GB/T 5750.5-2006生活飲用水標準檢驗方法無機非金屬指標》［6］中亞硝酸鹽氮的檢測方法-重氮偶合分光光度法為例，對水中亞硝酸鹽含量測定的不確定度進行分析，找出不確定度中影響最大的因素，采取相應(yīng)的方法減少干擾因素帶來的影響。

1　材料與方法

1.1儀器

紫外可見分光光度計Specord S600：德國JENA公司。

1.2試劑

亞硝酸鈉：北京化工有限公司；氨基苯磺酰胺：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鹽酸N-（1萘）-乙二胺：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.3方法

1.3.1標準溶液配制

稱取0.246 3 g已干燥的亞硝酸鈉，加水定容至1 000 mL，得亞硝酸鈉的標準儲備液。用10 mL移液管移取10 mL于500 mL容量瓶中，定容，在從中移取10 mL，用純水于容量瓶中定容至100 mL，得亞硝酸鹽標準使用液。向50 mL具塞比色管中分別加入亞硝酸鹽標準使用液0、0.50、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50 mL，用純水稀釋至50 mL。

1.3.2標準曲線

向8只具塞比色管分別加入1 mL對氨基苯磺酰胺（10 g/L）溶液，搖勻后放置5 min。加入1 mL鹽酸N-（1萘）-乙二胺（1 g/L）溶液，立即混勻。于540 nm波長，用1 cm比色皿，以純水作參比，測定吸光度。以濃度和吸光度值進行曲線擬合，得到線性回歸方程y= 0.003 6x-0.001 6，線性范圍：0～25 μg/L。

1.3.3樣品制備

用2 mL移液管移取水樣2 mL于100 mL容量瓶加水定容。取50.0 mL置于比色管中，向水樣中分別加入1 mL對氨基苯磺酰胺（10 g/L）溶液，搖勻后放置5 min。加入1 mL鹽酸N-（1萘）-乙二胺（1 g/L）溶液，立即混勻。于540 nm波長，用1 cm比色皿，以純水作參比，測定吸光度。從標準曲線上查出水樣中亞硝酸鹽氮的含量，最后換算成以亞硝酸鈉表示的亞硝酸鹽的含量。

2　不確定度的評定

定量數(shù)學(xué)模型：X = c×D。

式中：X為水樣中亞硝酸鹽氮的含量，mg/L；c為由標準曲線求得水樣中亞硝酸鹽氮的濃度，mg/L；D為試樣稀釋倍數(shù)。

2.1標準溶液的純度帶來的不確定度u（P）

亞硝酸鈉的純度為（99.5±0.5）%，則由此帶來的不確定度為：u（P）== 0.002 89，相對不確定度：urel（P）== 0.002 9。

2.2標準儲備液帶來的不確定度u（c）

2.2.1稱量帶來的不確定度

稱量不確定度來自兩個方面：

1）稱量變動性：在50 g以內(nèi)，變動性標準偏差為0.05 mg，則u1（m）=0.05 mg。

2）天平校準產(chǎn)生的不確定度，按檢定證書給定為±0.15 mg，則天平校準產(chǎn)生的不確定度為：u2（m）== 0.086 6 mg。

稱量帶來的相對不確定度為urel（m）== 0.000 41。

2.2.21000 mL容量瓶帶來的不確定度u（V）

1）《常用玻璃量器檢定規(guī)程》［7］規(guī)定，1 000 mL容量瓶（A級）的容量允差為±0.4 mL，則容量瓶體積帶來的不確定度u1（V1000）== 0.23 mL。

2）溫度帶來的不確定度分量

實驗室溫度差異在3℃左右，則V×液體膨脹系數(shù)×△T=1 000×2.1×10-4×3=0.63 mL

標準儲備帶來的不確定度：

2.3標準溶液稀釋過程帶來的不確定度u（f）

稀釋過程中用到了10 mL移液管，500 mL容量瓶，100 mL容量瓶。所以：

1）10mL移液管帶來的不確定度

①根據(jù)JJG196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》規(guī)定，10 mL單標移液管，容量允差為±0.02 mL。因此產(chǎn)生的不確定度分量為：

移液管體積的不確定度uA（V10）==0.011 5 mL

②溫度引起的不確定度：實驗室溫度差異在3℃左右，則V×液體膨脹系數(shù)×△T=10 mL×2.1×10-4×3= 0.063 mL。

相對不確定度=uB（V10）== 0.003 2mL

10 mL移液管相對不確定度

2）500mL容量瓶帶來的相對不確定度

3）100mL容量瓶帶來的不確定度

則標準溶液稀釋過程帶來的不確定度：

2.4曲線擬合過程帶來的不確定度

方程表示為y = ax + b中：

a：曲線截距a =-0.001 6

b：曲線斜率b = 0.003 6

其中：b為斜率；SR為回歸曲線的剩余標準差（殘差的標準差）；P為待測樣品的重復(fù)測定次數(shù)；n為回歸曲線的點數(shù)；為待測樣品濃度的平均值為回歸曲線各點濃度的平均值0i為各標準濃度值。

其中：A0i為各標液的實際峰面積；a + bC0i為根據(jù)回歸曲線計算出來的理論值。

根據(jù)回歸曲線計算SR= 0.001 1

2.5待測樣品稀釋帶來的不確定度u（D）

此稀釋過程用到2 mL移液管和100 mL容量瓶。

1）2mL移液管帶來的不確定度

2）100mL容量瓶帶來的不確定度

所以，待測樣品稀釋帶來的不確定度為：

2.6樣品測定重復(fù)性帶來的不確定度

3　結(jié)果報告

合成不確定度為：

標準不確定度：

u（X）= urel（X）×X = 0.017 8×0.485 = 0.008 54

測量結(jié)果0.485mg/L，測量擴展不確定度：0.017mg/L （K=2）；

報告結(jié)果：分光光度法測定水中亞硝酸鹽含量為（0.485±0.017）mg/L。

4　討論

相對不確定度分量如圖1所示。

圖1　相對不確定度分量Fig.1 Relatve uncertainty component

從圖1中可以看出，分光光度法測定水中亞硝酸鹽含量的不確定度分量中，標準曲線擬合引入的不確定度所占比例最大，在測定中要對此給予重視，要求選擇相關(guān)性較好的標準曲線。

參考文獻：

［1］中國實驗室國家認可委員會.化學(xué)分析中不確定度的評估指南［M］.北京：中國計量出版社，2002：4

［2］張成悌.測量不確定度評定中的若干問題［J］.中國測試技術(shù)，2007，33（5）：24-28

［3］倪育才.實用測量不確定度評定［M］.2版.北京：中國計量出版社，2007

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示［S］.北京：中國標準出版社，2013

［5］中國實驗室國家認可委員會.ISO/IEC 17025：2005檢測和校準實驗室認可準則［S］.中國實驗室國家認可委員會，2005

［6］中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標準化管理委員會.GB/T 5750.5-2006生活飲用水標準檢驗方法無機非金屬指標［S］.北京：中國標準出版社，2007

［7］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJG 196-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程［S］.北京：中國計量出版社，2006

Evaluation on Uncertainty Measurement of Measuring the Nitrite Content in Water by Spectrophotometer

MENG Fan-lei，NIU Hong-hong，CAI Hong-mei，CAI Yu-hong，F(xiàn)AN Hui-mei，YANG Jian，WEI Chun-yan*
（Institute of Agricultural Quality Standard and Testing Technology，Jilin Academy of Agricultural Sciences，Laboratory of Quality and Safety Risk Asessment for Agro-products（Changchun），Ministry of Agriculture，Changchun 130033，Jilin，China）

Abstract：Spectrophotometry was used to determine the uncertainty of nitrite contents in water. Ultraviolet spectrophotometry was adopted to determine the nitrite contents in water. Basic method and procedure measuring uncertainty were also used to analyze various factors influencing the results. Mathematical model was established to calculate the uncertainty of nitrite contents. By analyzing and calculating the uncertainty components generated by purity of standard solution，standard stock solution allocation，dilution process of standard solution，curve fitting process，dilution of unknown samples and sample measurement repeatability，it was found that the uncertainty of nitrite contents in water was 0.485 mg/L and the uncertainty in measurement reached 0.017 mg/L（K=2）.

Key words：spectrophotometry；nitrite；uncertainty evaluation

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.041

作者簡介：孟繁磊（1984—），女（漢），助理研究員，碩士研究生，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究工作。

*通信作者

收稿日期：2015-03-24