流動注射-異煙酸-巴比妥酸法分光光度法測定氰化物的測量不確定度評定

董偉博

（德州榮析實驗室設(shè)備有限公司，山東德州 253000）

測量不確定度能很好地表示被測量結(jié)果的分散程度，與測量結(jié)果密切相關(guān)，是以一個范圍或區(qū)間的形式表示，可適用于其所描述的所有測量值[1-3]。在人們?nèi)粘５乃|(zhì)檢測工作中，基于檢測技術(shù)水平和誤差因素使得在對同一被測量的多次分析過程中測量結(jié)果并不完全相同而是出現(xiàn)在一個范圍內(nèi)，實驗室要證明分析結(jié)果的質(zhì)量，就必須通過提供結(jié)果的可信度來證明結(jié)果的目的適宜性、有效性，測量不確定度就是首選的一個度量參數(shù)。本文通過流動注射-異煙酸-巴比妥酸法分光光度法測定地表水中的氰化物，根據(jù)數(shù)學(xué)模型和檢測過程的分析確定了不確定度的主要來源并進行了評定，同時明確了測量結(jié)果的合理表達方式。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備和試劑

1.1.1 儀器設(shè)備

全自動流動注射分析儀SUPEC 5010（372P21B 0082X，杭州譜育科技發(fā)展有限公司）；自動進樣器EXPEC（365P2230019X，杭州譜育科技發(fā)展有限公司）；A級1 mL單標(biāo)線吸量管、A級10 mL分度吸量管、A級梨形100 mL容量瓶。

1.1.2 試劑

有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ρ=100 μg·mL-1（以CN-計）（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號BWZ6709-2016，批次20220908，北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院，擴展不確定度為3%（k=2）；無氨去離子水、磷酸、氫氧化鈉（優(yōu)級純）、氯胺-T（分析純）、異煙酸（分析純）、巴比妥酸（分析純）、無水磷酸二氫鉀（優(yōu)級純）。

1.2 樣品

德州岔河?xùn)|大道溝盤河河水（東經(jīng)116°19′11″，北緯37°25′45″），水樣采集在密閉的塑料樣品瓶中，采集后立即加入優(yōu)級純氫氧化鈉固定，使水樣的pH值在12.0～12.5，立即測定。

1.3 方法原理

在密閉良好的流路中，將一定體積的樣品注射到一個流動的、無空氣間隔的連續(xù)載流中，樣品被磷酸酸化進入加熱模塊經(jīng)140 ℃高溫高壓水解及冷卻后流入紫外消解裝置進行消解，通過消解釋放出的氰化氫被氫氧化鈉溶液吸收經(jīng)膜分離后，由載流流入反應(yīng)盤管中，在反應(yīng)盤管中吸收液中的氰化物與氯胺T反應(yīng)生成氯化氰，隨后與流入的異煙酸反應(yīng)水解生成戊烯二醛，再與巴比妥酸作用生成藍紫色化合物在檢測器模塊中于600 nm波長處測量吸光度[4]。

1.4 分析步驟

1.4.1 分析條件

溫控儀1：140 ℃；溫控儀2：60 ℃；出峰時間：670 s；積分寬度：160 s；峰間隔：170 s；滯后時間：30 s；進樣時間：280 s；泵速15 r·min-1；清洗時間：50 s；積分方式：峰高；檢測波長：600 nm。

1.4.2 分析步驟

（1）標(biāo)準(zhǔn)系列的制備。用A級1 mL單標(biāo)線吸量管準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)值為100 μg·mL-1水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1 mL至100 mL容量瓶中，用0.025 mol·L-1的氫氧化鈉溶液稀釋至標(biāo)線并混勻，稀釋成1 000 μg·L-1的氰成分標(biāo)準(zhǔn)儲備液。用A級10 mL分度吸量管準(zhǔn)確移取氰成分標(biāo)準(zhǔn)儲備液10 mL至A級梨形100 mL容量瓶中，用0.025 mol·L-1的氫氧化鈉溶液稀釋至標(biāo)線并混勻，配制成濃度為100 μg·L-1的氰成分標(biāo)準(zhǔn)工作液。在分析過程中通過自動稀釋分別獲得0 μg·L-1、2.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1和 50.0 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)使用液。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動將以信號值（峰高）為縱坐標(biāo)，對應(yīng)的濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（2）測定。采用繪制校準(zhǔn)曲線的分析測試條件，由自動進樣器量吸取樣液注入系統(tǒng)進行測定，得到信號值（峰高）。

（3）數(shù)學(xué)模型。地表水中氰化物的計算公式為

式中，ρ為樣品中氰化物的質(zhì)量濃度，μg·L-1；y為信號值（峰高）；a為校準(zhǔn)曲線的截距；b為校準(zhǔn)曲線的斜率；f為稀釋因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 水中氰化物不確定度來源分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型和檢測過程的分析，流動注射-異煙酸-巴比妥酸法分光光度法測定水中氰化物的不確定度主要來源包括水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)輸入的不確定度u(cs)、水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋輸入的不確定度u(v)、方法多次測量輸入的不確定度u(rep)、校準(zhǔn)曲線擬合輸入的不確定度u(c擬合)和全自動流動注射分析儀檢測性能輸入的不確定度u(c0)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

2.2.1 水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)輸入的不確定度u(cs)

水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購于北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號BWZ6709-2016，批次20220908，標(biāo)準(zhǔn)值為 100 μg·mL-1，不確定度（k=2）為3%，其相對不確定度為

2.2.2 水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋輸入的不確定度u(v)

（1）A級1 mL單標(biāo)線吸量管輸入的不確定度u(v1)。A級1 mL單標(biāo)線吸量管輸入的容量誤差為±0.007 mL，按三角形分布，相對不確定度為u(v1-1)=

A級1 mL單標(biāo)線吸量管充液重復(fù)性輸入的不確定度，重復(fù)充液9次，其極差為0.014 mL，由極差系數(shù)C及自由度υ，則由充液輸入的不確定度為

試驗溫度變化為（20±2）℃，水的體積在20 ℃膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，因此產(chǎn)生的體積變化為±(1×2.1×10-4×2)，按矩形分布，由溫度變化導(dǎo)致體積變化輸入的不確定度為

綜上，A級1 mL單標(biāo)線吸量管體積輸入的相對不確定度為

（2）A級10 mL分度吸量管輸入的不確定度u(v2)。A級10 mL分度吸量管輸入的容量誤差為±0.020 mL，按三角形分布，相對不確定度為u(v2-1)

A級10 mL分度吸量管充液重復(fù)性輸入的不確定度，重復(fù)充液9次，其極差為0.040 mL，由極差系數(shù)C及自由度υ，則由充液輸入的不確定度為

試驗溫度變化為（20±2）℃，水的體積在20 ℃膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，因此產(chǎn)生的體積變化為±(10×2×2.1×10-4)，按矩形分布，由溫度變化導(dǎo)致體積輸入的不確定度為

由此，A級10 mL分度吸量管體積輸入的相對不確定度為

（3）A級梨形100 mL容量瓶輸入的不確定度u(v3)。A級梨形100 mL容量瓶輸入的容量誤差為±0.10 mL，按三角形分布，相對不確定度為u(v3-1)=

A級梨形100 mL容量瓶充液重復(fù)性輸入的不確定度，重復(fù)充液9次，其極差為0.20 mL，由極差系數(shù)C及自由度υ，則由充液輸入的不確定度為

試驗溫度變化為（20±2）℃，水的體積在20 ℃膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，因次產(chǎn)生的體積變化為±(100×2×2.1×10-4)，按矩形分布，由溫度變化導(dǎo)致體積輸入的不確定度為

由此，A級梨形100 mL容量瓶體積輸入的相對不確定度為

綜上，水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋輸入的相對不確定度為

2.2.3 方法多次測量輸入的不確定度u(rep)

取同一水樣平行測定6次，重復(fù)測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 重復(fù)測量數(shù)據(jù)

方法多次測量輸入的相對不確定度為

2.2.4 校準(zhǔn)曲線擬合輸入的不確定度u(c擬合)

用100 μg·mL-1水中氰標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)逐級稀釋后配制6個標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測試得到回歸方程y=0.796 749x+0.000 227，斜率為0.796 749，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8，各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液及其對應(yīng)的信號值見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液及其對應(yīng)的信號值

式中：SR為校準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差；b為斜率；P為待測樣品的重復(fù)測定次數(shù)（p=3）；n為校準(zhǔn)曲線擬合的點數(shù)（n=6）；為待測樣品濃度的平均值，μg·L-1；為各標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的平均值，μg·L-1；為各標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度值，μg·L-1。

式中：A0j為各標(biāo)準(zhǔn)溶液的實際峰高響應(yīng)值；（a+bC0j）為回歸曲線計算得出的理論值。

將以上數(shù)據(jù)代入得到

2.2.5 全自動流動注射分析儀檢測性能輸入的不確定度u(c0)

查閱廠家技術(shù)資料，儀器所輸入的不確定度以測定值的 1% 估算，則u(c0)=32.23×1%=0.322 3 μg·L-1

按均勻分布計算

2.2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(c)

經(jīng)計算得

樣品中氰化物的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.2.7 擴展不確定度U

使用包含因子k=2，則擴展不確定度為

2.2.8 結(jié)果表示

當(dāng)水中氰化物含量為32.23 μg·L-1時,擴展不確定度為 0.78 μg·L-1（k=2），即測量結(jié)果為（32.23±0.78）μg·L-1。

3 結(jié)論

通過對比匯總分析所引用的參考文獻[5-7]，各文獻報道的流動注射法測定水中的氰化物，對其測量不確定度評定貢獻較大的分量主要集中在重復(fù)測定樣品、標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋、校準(zhǔn)曲線擬合等方面。本文采用流動注射-異煙酸-巴比妥酸法分光光度法測定地表水中的氰化物并對其測量數(shù)據(jù)進行了不確定度評定，通過分析確定不確定度的主要來源是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和多次測量帶來的不確定度，這就要求人們在日常的檢測工作中可選用合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及合理的增加測試次數(shù)來減少引入的不確定度，提高檢測結(jié)果的可信度。本法適用于流動注射-異煙酸-巴比妥酸法分光光度法測定地表水中氰化物的不確定度評定。