分光光度法測(cè)定水質(zhì)亞硝酸鹽氮含量不確定度的評(píng)定

張紅?王毓?彭佩嵐?陳少宏

摘 要：科學(xué)準(zhǔn)確測(cè)定水質(zhì)中亞硝酸鹽氮，對(duì)評(píng)價(jià)水質(zhì)是否受污染，保障人類健康有深遠(yuǎn)的意義，本文對(duì)分光光度法測(cè)定水質(zhì)中亞硝酸鹽氮的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。結(jié)果表明：本次實(shí)驗(yàn)所用水亞硝酸鹽氮含量為5.324mg/L，對(duì)不確定度貢獻(xiàn)從大到小依次是：標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制引入的不確定度>儀器本身的不確定度>取樣引入的不確定度>重復(fù)性測(cè)定引入不確定度。

關(guān)鍵詞：亞硝酸鹽氮；分光光度法；不確定度

亞硝酸鹽（NO2-N）是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物，可使人體正常的血紅蛋白（低鐵血紅蛋白）氧化成為高鐵血紅蛋白，發(fā)生高鐵血紅蛋白癥，失去血紅蛋白在體內(nèi)輸送氧的能力，出現(xiàn)組織缺氧的癥狀。隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的關(guān)注日益增強(qiáng)，特別是對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性要求越來越高。因此，本文根據(jù)《化學(xué)分析中不確定的評(píng)估指南》、《測(cè)量不確定度的要求》、《實(shí)用測(cè)量不確定度評(píng)定》，對(duì)重氮偶合分光光度法測(cè)定水質(zhì)亞硝酸鹽氮含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定，以評(píng)價(jià)該測(cè)量結(jié)果的置信度和準(zhǔn)確性。

一、實(shí)驗(yàn)與方法

1.儀器和試劑

（1）儀器。

AUY220分析天平 （島津，感量0.1mg）；UV-1780紫外可見分光光度計(jì)（島津，不確定度為0.5%，k=2）。

（2）試劑。

對(duì)氨基苯磺酰胺（廣化，AR）；鹽酸（廣化，AR）；鹽酸N-（1萘基）-乙二胺（國藥，AR）；亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液[ρ=1000μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心]。

2.實(shí)驗(yàn)方法

（1）方法及原理。

本文根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7493-1987，用重氮偶合分光光度法測(cè)定水質(zhì)中亞硝酸鹽氮的含量。在磷酸介質(zhì)中，pH為1.8時(shí)，試份中亞硝酸根離子與4-氨基苯磺酰胺（4-aminobenzen sulfonamide）反應(yīng)生成重氮化，它再與N-（1萘基）-乙二胺二鹽酸鹽[N-（1-naphthyl-1，2-diaminoethane dihydrochlo-ride）]產(chǎn)生偶合反應(yīng)，生成紅色染料，在540nm波長處測(cè)定吸光度 。

（2）標(biāo)樣的處理。

濃度為1000μg/mL的亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液用1mL移液管和100mL容量瓶進(jìn)行稀釋，稀釋到濃度約與被測(cè)溶液濃度同一數(shù)量級(jí)，稀釋好后備用。

（3）樣品測(cè)定。

如GB/T 7493-19876.2所示，取適量水樣于50ml比色管，加入顯色劑1.0ml，密閉，搖勻，靜置20min后、2h內(nèi)，在540nm處測(cè)定吸光度。

二、數(shù)學(xué)模型

亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)系列回歸方程為：，由此可得到樣品制備液的吸光度所對(duì)應(yīng)的亞硝酸鹽氮的含量為：

水中亞硝酸鹽氮濃度的計(jì)算公式為：式中：

p—水樣中亞硝酸鹽（以氮計(jì)）的質(zhì)量濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

m—從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的樣品管中亞硝酸鹽氮的質(zhì)量（以氮計(jì)），單位為微克（μg）；

V—水樣體積，單位為毫升（mL）。

三、不確定度分量的判定

1.重復(fù)性測(cè)定引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

采用A類方法評(píng)定與重復(fù)性有關(guān)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度均包含在其中。

對(duì)某個(gè)樣品進(jìn)行7次重復(fù)測(cè)定，所得結(jié)果如下表1：

表1：對(duì)同一個(gè)樣品平行測(cè)定7次測(cè)定數(shù)據(jù)

次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7

p（mg/L） 5.321 5.325 5.326 5.324 5.326 5.321 5.325

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式中：

S — 水樣中亞硝酸鹽氮濃度測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（mg/L）；

n — 測(cè)定次數(shù)；

— 水樣中亞硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度測(cè)定值的平均值（mg/L）。

2.取樣中引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

50mL比色管容量允差為±0.25mL，按均值分布計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.標(biāo)準(zhǔn)工作溶液引入的相對(duì)不確定度

亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)適用液的制備：取1mL國家環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的標(biāo)準(zhǔn)溶液（p1 = 1000 μg/mL），用純水稀釋定容到100mL，為中間液。取1mL中間液用純水稀釋定容到100mL，為標(biāo)準(zhǔn)使用液。亞硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的濃度為：

（1）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液引入的不確定度。

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液的不確定度為2%，按正態(tài)分布（k=2）計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）第一次稀釋引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

①容量瓶及移液管引入的不確定度。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 12808-91）規(guī)定1mL移液管的最大允差為±0.007mL，按三角形分布（）計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

。

②容量瓶引入的不確定度。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12806-2011）規(guī)定100mL容量瓶的最大允差為±0.10mL，按三角形分布（）計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

③溫度引入的不確定度。

配制標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液時(shí)的溫度和實(shí)驗(yàn)室移取溶液時(shí)的溫差會(huì)引入不確定分量，一般市售標(biāo)準(zhǔn)溶液在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃）下配制，假定溶液配制溫度與使用溫度的差異為±5℃，水的膨脹系數(shù)為2.1 10-4/℃，則溫度差異引入的不確定度為：

按矩形分布（）計(jì)算，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則用1mL移液管移取國家標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（3）第二次稀釋引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

第二次稀釋和定容是在相同溫度下進(jìn)行，所用移液管和容量瓶不存在溫差引入的不確定度。且所用的移液管和容量瓶跟

=0.0029

=0.0004

標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)不確定：

4.分析儀器引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由分光光度計(jì)鑒定證書可知，不確定度為0.5%，按正態(tài)分布（k=2）計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

四、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 的計(jì)算

不確定度各分量合并得：

=5.324 mg/L

=0.002

五、擴(kuò)展不確定度U的計(jì)算

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子k，即為擴(kuò)展不確定度，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門一般取K=2，即

U=2=0.004 mg/L。

六、報(bào)告測(cè)量結(jié)果和擴(kuò)展不確定度

用分光光度法測(cè)定水質(zhì)中亞硝酸鹽氮含量測(cè)定結(jié)果為Cx=5.324mg/L，擴(kuò)展不確定度為0.004mg/L（K=2）。

七、結(jié)果與分析

測(cè)定結(jié)果的不確定度有多個(gè)來源，這些來源對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)也有所不同。

1.試驗(yàn)所用水樣為清澈、透明、無懸浮物，且pH<11，無需前處理，因此不考慮樣品前處理引入的不確定度。

2.本文考慮的不確定度主要有重復(fù)性測(cè)定引入的不確定度；取樣引入的不確定度；標(biāo)準(zhǔn)工作液引入的不確定度；儀器設(shè)配本身引入的不確定度。

3.從上文可以看出，分光光度法測(cè)定水質(zhì)中亞硝酸鹽氮含量測(cè)定引入的

不確定度分量的大小依次是：標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制引入的不確定度>儀器本身的不確定度>取樣引入的不確定度>重復(fù)性測(cè)定引入不確定度。

因此，為了減少測(cè)量不確定度，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)人員在日常分析中要注意以下幾個(gè)因素：第一，使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以及經(jīng)校準(zhǔn)合格的（單標(biāo)）移液管、玻璃定量容器；第二，儀器設(shè)備經(jīng)檢定、校準(zhǔn)合格，并確保穩(wěn)定性；第三，控制好實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件，保持比較穩(wěn)定的溫濕度。

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作者簡介：張紅（1988～），女，碩士研究生，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)。