全自动萃取仪测定水中挥发酚的不确定度的评定

王志瑞，王一会，陈琨,金梅

（1.安顺生态环境监测中心，贵州安顺 561000；2.贵州省生态环境监测中心，贵州贵阳 550018）

1 方法和原理

目前， 水质当中挥发酚的主要测定方法有[1～5]：4-氨基安替比林分光光度法、溴化容量法、流动注射法、气相色谱法、液相色谱法。 方法原理：1）直接分光光度法的原理为酚类化合物在合适的pH 溶液体系中，以铁氰化钾为催化剂，安替比林染料与4-氨基安替比林相互作用形成橙红色溶液，在505nm 处有最大吸收。 三氯甲烷萃取分光光度法的原理为酚类化合物在合适的pH 溶液体系中蒸馏。与4-氨基安替比林反应生成橙红色染料，染料颜色的深浅程度与挥发酚在溶液中的质量分数成正比。 用三氯甲烷萃取提高了检测限，在460nm 波长处有最大吸光度[6～8]。 2）将馏出液250mL 移入全自动萃取仪中，由萃取仪自动添加完成2.0mL 缓冲溶液、1.5mL 4-氨基安替比林溶液和1.5mL 铁氰化钾溶液， 充分混匀后，用三氯甲烷自动萃取，在线自动分离检测[9～10]。

2 操作步骤

2.1 标准使用液配制

选用的标准溶液的质量分数值为1000mg/L，它的相对不确定度2%（其中证书中给出的k=2）。由中国计量科学研究院提供， 标准号GBW（E）080241，批号20116。

准确量取安瓿瓶中的1000mg/L 的水中酚标准溶液10mL 放至1000mL 容量瓶， 用纯水定容至标线，混匀，得到质量分数为10 ug/mL 的酚标准中间液； 准确量取10 μg/mL 的酚标准中间液10 mL 放至100mL 容量瓶， 用纯水定容至标线，混匀，得到质量分数为1μg/mL 的酚标准使用液。共稀释1000 倍。

2.2 标准曲线绘制

分别取1 ug/mL 的酚标准使用液0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL和10.0mL 放至250mL 样品杯中，再加入纯水，使其体积约为250mL，上仪器测定吸光度，每个点测定两次取平均吸光度值，得到标准曲线，见表1。

表1 标准曲线测试数据表

2.3 样品制备和测定

准确量取安瓿瓶中挥发酚环境标准样品溶液10mL 放至1000mL 容量瓶， 用纯水定容至标线，混匀。再用50mL 单标线移液管移取50mL 样品至样品杯中， 再加入水使体积约为250mL，上仪器测定，重复测定6 次，结果见表2。

表2 环境标准样品测试结果表

3 评定不确定度分量

根据不确定度来源分析以及不确定度传播率，建立数学模式如（1）：

3.1 购买标准溶液引入的不确定度

根据标准物质的证书，苯酚标准溶液的质量分数值为1000mg/L，不确定度为2%，其中证书中给出的是相对扩展不确定度，我们按正态分布来研究，取置信概率P 为95%，我们选取的包含因子k 的值为2，再来计算成相对标准不确定度为u（Cc）=2%/2=0.01。

3.2 将标准溶液稀释至使用液引入的不确定度

3.2.1 10mL 单标线移液管引入的不确定度，主要分三个部分：1）单标记移液器容量校准的不确定度，检查移液器容量公差10mLA 级，它的容量允许误差为0.020mL；2）由于人的眼睛有读数误差，充满液体至吸管刻度时会产生相应的误差，读数误差的估计值为±0.005v；3）温度引入的不确定度：由于环境温度的温度变化，水溶液和玻璃器皿会产生热胀冷缩的效果。 水的膨胀系数αwater=2.1×10-4。

对以上三项合成，得到u（v10）=[u1（v10）2+u2（v10）2+u3（v10）2]1/2=0.0313mL

3.2.2 1000mL 容量瓶量取溶液引入的体积不确定度， 由三部分组成：1） 容量瓶体积校准不确定度， 查A 级1000mL 容量瓶容量允差为0.40mL，按均匀分布考虑包含因子，换算为标准不确定度充满液体至刻度的估读误差估计为±0.005v，按均匀分布考虑包含因子，换算为相对标准不确定度u2 （v1000）， 按均匀分布计算为u2 （v1000）=温度引入的不确定度：由于环境温度的温度变化，水溶液和玻璃器皿会产生热胀冷缩的效果。 水的膨胀系数αwater=2.1×10-4。

对以上三项合成，得到u（v1000）=[u1（v1000）2+u2（v1000）2+u3（v1000）2]1/2=2.9138mL

3.2.3 10mL 单标线移液管引入的不确定度，计算同2.1。

3.2.4 100mL 容量瓶在配制溶液的过程中也会产生相应的不确定度，经过分析研究，发现这个不确定度来源于三部分：1） 容量瓶的体积在出厂制造时不是绝对准确的， 这个体积的不准确也会产生相应的悄确定度，检查品牌A 级100mL 容量瓶的容量公差为0.10mL， 按均匀分布考虑包含因子， 转换为标准不确定度0.0577mL；2） 充满液体至刻度的估读误差估计为±0.005v，按均匀分布考虑包含因子换算为相对标准不确定度u2（v100），按均匀分布计算为不同温度引起的不确定性：温度变化引起水溶液和玻璃器皿的收缩和膨胀。水的膨胀系数αwater=2.1×10-4，比玻璃测量仪αglass=1.0×10-5的膨胀系数大一个数量级， 所以在计算中只考虑水的温度影响。 实验室温度控制在20±3℃，置信概率95%的正态分布取k=1.96， 则相对标准不确定度为u3（v100）=100×2.1×10-4×3/1.96mL=0.03214mL；

对以上三项合成，得到u（v100）=[u1（v100）2+u2（v100）2+u3（v100）2]1/2=0.2961mL

将标准溶液稀释至使用液引入的相对标准不确定度为：u（使）={[u（v10）/10]2+[u（v1000）/1000]2+[u（v10）/10]2+[u（v100）/100]2}1/2=0.00607。

3.3 标准曲线拟合引入的不确定度见（2）

b：标准曲线斜率；

n：标准曲线的点数n=16；

SR： 回标准曲线的剩余标准差（残差的标准差）；

p：待测样品的重复测定次数P=6（进行6 次量）；

C0i：标准曲线各点质量分数值。

yi： 各质量分数点对应的仪器响应值 （吸光值）减去空白的值；

a+bxi：标准曲线各质量分数点对应的计算出来的吸光值；

n：校准曲线总点数，16。

3.4 取样引入的不确定度

3.4.1 10mL 单标线移液管引入的不确定度，计算同2.1，u（v10）=0.0313mL。

3.4.2 1000mL 容量瓶在配制溶液过程中由于体积不是绝对的1000mL，所以也会产生相应的不确定度，这个不确定度的大小，也就是量化为具体的数值，它的计算过程，计算方法和计算原理与2.2是一样的，u（v1000）=2.9138mL。

3.4.3 50mL 单标线移液管引入的不确定度：1）单标记移液器容量校准的不确定度， 检查移液器容量公差50mLA 级，它的容量允许误差为0.05mL，根据2012 年出版的测量不确定度评定与表示的技术规程来看，认为是均匀分布，考虑包含因子，将其转换为标准不确定度换算为标准不确定度由于人的眼睛有读数误差， 充满液体至吸管刻度时会产生相应的误差， 读数误差的估计值为±0.005v，根据2012 年出版的测量不确定度评定与表示的技术规程来看， 认为是均匀分布， 包含因子为k=换算为相对标准不确定度u2（v50），按均匀分布计算为3）不同温度引起的不确定性：温度变化会导致水溶液和玻璃器皿的收缩和膨胀。 水的膨胀系数αwater=2.1×10-4比玻璃计的膨胀系数α 玻=1.0×10-5大一个数量级， 因此计算时只考虑水的温度影响。 在实验过程中尽量使实验环境的温度保持恒定，但是由于外界环境的变化，不可避免的会对实验室内的温度产生影响， 这个温度的波动范围我们暂且认为是20±3℃，置信概率95%的正态分布取k=1.96，则相对标准不确定度为u3（v50）=50×2.1×10-4×3/1.96mL=0.01607mL；

对以上三项合成，得到u（v50）=[u1（v50）2+u2（v50）2+u3（v50）2]1/2=0.14808mL

u （样）={[u （v10）/10]2+[u （v1000）/1000]2+[u（v50）/50]2}1/2=0.00520

3.4.4 u（重）=样品测定的相对标准偏差=0.01139。

3.5 检测仪器引入的不确定度

仪器重现性的相对标准偏差可从仪器校准证书中获得≤5%。这种不确定度可以看作是一个矩形分布， 仪器测量引入的相对标准不确定度为（3）：

3.6 合成相对不确定度见（4）

3.7 扩展不确定度

在环境监测实验室中， 我们通常用的化学分析方法最多，本次实验也属于化学分析，所以采用化学分析中通常对于包含因子的选定规则，K=2（相应于正态分布统计学中的95%置信概率），所以它的扩展不确定度可以采用公式（5）进行计算：

总之，通过本次对环境标准样品进行测试，结果为0.094 8 mg/L，不确定度为0.006 5 mg/L；通过评定本次试验所引入的不确定度分量发现： 检测仪器引入的不确定度u （仪）＞样品重复测量引入的不确定度u （重）＞购买标准溶液引入的不确定度u（cc）＞标准曲线拟合引入的不确定度u（标）＞将标准溶液稀释至使用液引入的不确定度u（使）取样引入的不确定度u（样）。 说明经常维护仪器，使仪器具有良好的性能，可以降低系统误差。