分光光度法测定水中挥发酚含量的不确定度评定

张丽琴

（山西省检验检测中心食品与粮食检验技术研究所，山西太原 030012）

依据《生活饮用水标准检验方法 感官性状和物理指标》（GB/T 5750.4—2006）中的4-氨基安替比林三氯甲烷萃取分光光度法，测定饮用水中的挥发酚含量实验过程复杂，容易出现误差的环节较多，因此，对实验结果进行不确定度评价是很有必要的，测量不确定度是表示合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数[1]，衡量检测结果是否准确，本文依据《化学分析测量不确定度评定》（JJF1135—2005），对一加标饮用水盲样进行了检测，分析了不确定度的来源及影响，为以后检验工作中误差规避和结果分析提供了依据。

1 材料与方法

1.1 试剂

硫酸溶液（1+9）、4-氨基安替吡啉溶液（20 g/L）、硫酸铜溶液（100 g/L）、铁氰化钾溶液（80 g/L）

1.2 仪器及设备

设备：721 型可见分光光度计；移液管：1.00 mL，10.00 mL（A 级）；容量瓶：100.0 mL（A 级）；量筒：250 mL（A 级）

1.3 实验方法

1.3.1 操作步骤

取水样250.0 mL 置于500 mL 全玻璃蒸馏瓶中，以甲基橙为指示剂用硫酸溶液（1+9）调pH 至4.0 以下，加入5 mL 硫酸铜溶液及数粒玻璃珠，加热蒸馏，直接收集250 mL 馏出液为止，将馏出液全部转入500 mL 分液漏斗中。

另取酚标准使用液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL 和10.00 mL，分别置于预先盛有100 mL 纯水的500 mL 分液漏斗内，最后补加纯水至250 mL，向各分液漏斗内加入2 mL氨水-氯化铵缓冲溶液（pH=9.8），再各加入1.50 mL 4-氨基安替吡啉溶液和1.50 mL 铁氰化钾溶液，静止10 min。加入10.0 mL 三氯甲烷，振摇2 min，静置分层。在分液漏斗颈部塞入滤纸卷将三氯甲烷萃取溶液缓缓放入干燥比色管中，用可见分光光度计于460 nm 波长测定吸光度，绘制标准曲线[2]。

1.3.2 数学模型的建立

式中：m为试样吸光度在标准曲线上所对应的酚含量，μg；250 为所取试样体积，mL。

2 不确定度的来源

根据数学模型分析，挥发性酚测定实验的不确定度主要分为A 类不确定度和B 类不确定度。

2.1 A 类不确定度

重复实验引入的不确定度Urel(x)的测定。测定样品为加标饮用水盲样，4 次平行实验数据如表1 所示，重复测定所得的质量平均值为1.490 μg，则重复测定的标准偏差为：

表1 样品平行测定结果

样品测量4 次的标准不确定度为：

所以样品重复测定引入的相对标准不确定度为：

2.2 B 类不确定度

2.2.1 量取试样引入的不确定度U(V)

量取水样用250 mL 量筒（A 级），最大允许差为±2.0 mL，根据平均分布，由量筒引入的不确定度为

2.2.2 酚标准溶液的不确定度（Urel（标））

（1）购买标准溶液引入的不确定度（Urel（标）1）。挥发酚标准溶液由中国计量科学研究院提供，编号为GBW（E）080241，批次编号为：21063，标准溶液浓度为1 000 mg/L，由标准物质证书可知，标准溶液的相对扩展不确定度为2%，（k=2），则由购买标准溶液引入的相对标准不确定度为：

（2）标准溶液稀释产生的不确定度Urel（标）2。标准溶液稀释方法为吸取1.00 mL 浓度为1 000 mg/L 的酚标准储备溶液于100 mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混匀，即为10 mg/L 的酚标准中间液；吸取10.00 mL 浓度为10 mg/L 的酚标准储备溶液于100 mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混匀，即为1 mg/L 的酚标准使用液。

由标准溶液稀释引入不确定度的玻璃仪器有1.00 mL 和10.00 mL 的移液管Urel(移)1、Urel(移)10以及100 mL 的容量瓶Urel(容)。

1.00mL 单标线移液管（A 级），最大允许差为±0.007 mL[3]，根据平均分布，由1.00 mL 移液管引入的不确定度为

10.00mL 单标移液管（A 级），允许差为±0.020 mL[3]，根据平均分布，由10.00 mL 单标线移液管引入的不确定度为

所以由1.00 mL 移液管引入的相对标准不确定度为：

100.0 mL 单标线容量瓶（A 级），最大允许差为±0.1 mL[3]，根据平均分布，由100.0 mL 容量瓶引入的不确定度为

综上，稀释标准溶液引入的相对标准不确定度为：

则由标准溶液引入的相对标准不确定度为：

2.2.3 绘制标准曲线引入的不确定度

表2 中的数据用最小二乘法对曲线进行拟合，得到的回归方程为A=0.0198m，r=0.999 标准曲线的标准差为[4]：

表2 标准曲线测定值

式中：yi表示标准溶液加入的量，μg；mi表示由回归方程计算出的酚含量，μg；n为标准曲线总点数，16。

将各个数值代入公式，得到标准曲线标准差为0.084；由标准曲线拟合引入的不确定度的计算公式如下：

式中：b表示回归方程的斜率；mi表示由回归方程计算出的酚含量，μg；C0表示样品平均酚含量，μg；Ci表示每个样品中的酚含量，μg；C表示标准溶液平均酚含量，μg。

根据表1 中样品检测结果，代入数值，计算结果为0.036 48；根据样品平均酚含量1.490 μg，可计算出由标准曲线引入的相对标准不确定度为：

2.2.4 检测仪器分光光度计引入的不确定度

本实验所用仪器为上海佑科仪器仪表有限公司生产的721 型可见分光光度计，由仪器检定证书可知，波长不确定度为U1=0.1～0.3 nm，k=2；透射比不确定度：U2=0.2%～0.5%，k=2。按最大不确定度：

则由仪器引入的相对标准不确定度为：

3 扩展不确定度的计算

3.1 合成相对不确定度

水中挥发酚测定的合成相对不确定度为：

3.2 合成标准不确定度

水中挥发酚测定的合成标准不确定度为：

3.3 扩展不确定度

取扩展因子K=2（置信概率为95%），则水中挥发酚测定的扩展不确定度为：

4 结论

通过对水中挥发酚测定的不确定度评定，得到的扩展不确定度为0.000 326 mg/L。通过对各因素引入的不确定度计 算可知，影响水中挥发酚检测结果的主要因素有平行试验结果（0.009 69）、标准溶液购买和稀释（0.004 21）、样品量取（0.005 33）、标准曲线拟合（0.024 5）、仪器分光光度计（0.002 58）等，其中由标准曲线拟合引入的不确定度是最大的，由于标准曲线各个点的数据测量过程包括了整个实验过程，所以影响环节比较多，所以需要检验员在每个环节都规范严谨，另外可以通过增加标准曲线点数来提高曲线拟合的准确度，减少实验的不确定度[5]。