异烟酸-吡唑啉酮分光光度法测定水质总氰化物含量的不确定度评定

梁文钰

（广东建研环境监测股份有限公司，广东 广州 510700）

氰化物通常指包含氰根离子的无机化合物，可简单分为氰化物和络合氰化物。氰化物大多属剧毒、高毒物质，随着社会工业化的不断发展，工业原料氰化物和氢氰酸的广泛使用，产生了大量的有毒含氰废水，主要包括电镀废水、焦炉和煤气洗涤水，采矿提炼、金属表面处理、化学纤维生产、合成氨、制药等各种工业废水，对人体、牲畜和植物均有较大的危害[1]。

本文是以异烟酸-吡唑啉酮分光光度法测定某一水样中的总氰化物含量，根据《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1 -2012）分析了本方法在实验过程中测量不确定度的来源及贡献程度，建立数学模型，计算合成不确定度及扩展不确定度[2]。

1 测定方法、实验过程及数据

1.1 测定方法及原理

依据《水质 氰化物的测定 容量法和分光光度法》（HJ 484-2009）中的异烟酸-吡唑啉酮分光光度法[3]。

水样中的氰化物在中性条件下与氯胺T发生反应生成氯化氰，氯化氰与异烟酸作用后水解生成戊烯二醛，戊烯二醛与吡唑啉酮缩合生成蓝色染料，在一定浓度范围内，其色度与氰化物质量浓度成正比。

1.2 主要仪器及试剂

紫外可见分光光度计(厂家：北京普析通用仪器有限责任公司，型号：T6新世纪)；

水中氰标准溶液（研制单位：坛墨质检科技股份有限公司，标准物质编号：BW20005-50-20，批号：B2040275，标准值（CN-）：50 mg/L，相对扩展不确定度（k=2）：1%）

1.3 样品制备

量取200 mL水样于蒸馏瓶中，加入10 mL EDTA二钠，再迅速加入10 mL 磷酸，立即盖好瓶塞，用已加入10 mL浓度为10 g/L氢氧化钠溶液的100 mL容量瓶接收馏出液，馏出液以3 mL/min速度进行加热蒸馏。当容量瓶内试样体积接近100 mL 时，停止蒸馏，用少量水冲洗馏出液导管并用水稀释至标线。

1.4 实验过程

取10 mL 馏出液至25 mL 容量瓶中，加入5 mL 磷酸盐缓冲液混匀，随后迅速加入0.2 mL 氯胺 T 溶液并立即盖好塞子，混匀放置5 min，再加入5 mL 异烟酸-吡唑啉酮溶液混匀，在30 ℃水浴装置中放置40 min后以试剂空白作为参比在638 nm波长处测定吸光度。

1.5 氰化物标准使用液的配制

取一支2.00 mL单标线大肚移液管，吸取浓度为50 mg/L的水中氰标准溶液2.00 mL至100 mL容量瓶中，用1%NaOH溶液定容至标线，得到浓度为1.00 mg/L的氰化物标准使用液。

1.6 标准曲线的建立

取一组25 mL 的容量瓶8个，依次加入0.00 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL浓度为1 mg/L 的氰化物标准使用液，用1%NaOH定容至刻度，其所对应的氰化物质量分别为0.00 μg、0.20 μg、0.50 μg、1.00 μg、2.00 μg、3.00 μg、4.00 μg、5.00 μg。其中0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL使用1 mL分度吸量管，2.00 mL使用2 mL分度吸量管，3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL使用5 mL分度吸量管，以上所使用的玻璃量器均为A级。按上述1.4的实验过程操作后，对其吸光度进行测定，绘制标准曲线，具体结果见下表1。

表1 氰化物标准曲线的测定结果

以上述数据吸光度y为纵坐标，氰化物质量x（μg）为横坐标，用最小二乘法计算得出线性回归方程y=0.123 7x+0.007 2，斜率b值=0.123 7，截距a值=0.007 2，相关系数r=0.999 2。

1.7 数学模型

水样中总氰化物质量浓度计算公式为：

式中：ρ：氰化物的质量浓度，mg/L；

y：试样的吸光度；

y0：试剂空白的吸光度；

a：校准曲线截距，a=0.007 2；

b：校准曲线斜率，b=0.123 7；

V：预蒸馏的取样体积，mL；

V1：馏出液的总体积，mL；

V2：测定时所取试料的体积，mL。

1.8 实验数据

按上述实验过程，取同一水样6份进行平行测定，得出表2数据。

表2 水样中总氰化物的测定结果

2 不确定度的来源及分析

2.1 实验过程中标准溶液的配制引入的相对不确定度

2.1.1 实验过程中使用的水中氰标准溶液引入的不确定度

查阅本实验使用的水中氰标准溶液标准物质证书，相对扩展不确定度为1%，k=2，属正态分布，则

本实验过程中使用的玻璃量器主要是容量瓶、移液管及吸量管，这些玻璃量器的不确定度主要由相应量器的校准误差、实际使用与校准时的温度差及读数重复性所引入的不确定度组成。校准误差引入的不确定度可通过查阅《常用玻璃量器检定规程》（JJG 196-2006）中的容量允差按均匀分布得出[4]：本实验操作时温度与玻璃量器校准时的温度差为±4 ℃，温度差异引起的标准不确定度按均匀分布得出，水的膨胀系数（2.1×10-4℃）大大超过玻璃器具的膨胀系数（9.75×10-6℃），因此可不考虑玻璃器具体积变化所引入的不确定度；读数重复性引入的不确定度可通过对该量器充满10次并称量的实验得出标准偏差，该标准偏差可直接用作标准不确定度。

以2 mL 单标线大肚移液管为例分析：不确定的引入主要包括三个方面：（1）移液管体积校准引入的不确定度，考虑容器容量允差±0.010 mL服从均匀分布，则标准不确定度为：=0.005 8 mL；（2）实验过程移液管中溶液温度与校正时的温度不同，温差为4 ℃，考虑水的膨胀系数服从均匀分布，则：=0.001 0mL；（3）重复读数引入的不确定度为0.002 mL；将以上三项合成：

以同样的方法计算其他实验所用容器引入的不确定度，得出表3数据。

表3 实验过程中玻璃量器引入的不确定度

标准溶液的配制引入的相对不确定度主要包括三个部分：①水中氰标准溶液引入的不确定度；②2 mL单标线大肚移液管引入的不确定度UV1；③100 mL容量瓶引入的不确定度UV6。将以上三项合成得：

2.2 标准曲线的建立和拟合引入的相对不确定度

(1)标准点0.20 μg、0.50 μg和1.00 μg配制引入的不确定度：不确定度的引入主要包括两个部分：①25 mL容量瓶引入的不确定度UV5；②1 mL分度吸量管引入的不确定度UV2。将表3的数据代入合成得：

(2)标准点2.00 μg配制引入的不确定度；确定度的引入主要包括两个部分：①25 mL容量瓶引入的不确定度UV5；②2 mL分度吸量管引入的不确定度UV3。将表3的数据代入合成得：

(3)标准点3.00 μg、4.00 μg和5.00 μg配制引入的不确定度：不确定度的引入主要包括两个部分：①25 mL容量瓶引入的不确定度UV5；②5 mL分度吸量管引入的不确定度UV4。将表3的数据代入合成得：

故标准曲线的建立引入的不确定度为：

将表1的数据和线性回归方程的斜率和截距代入贝塞尔公式，得到实验的剩余标准差：

标准曲线拟合引入的不确定度为：

2.3 对同一水样重复测定6次引入的相对不确定度

p=6，将表2数据代入下式计算，得：

2.4 实验过程中使用的紫外可见分光光度计引入的相对不确定度

查实验过程使用的紫外可见分光光度计的检定证书得，标准不确定度为0.6%，k=，则：

2.4.1 各相对不确定度分量的影响分析

将以上分析的各相对不确定度分量绘制成直方图，由图1可知，标准曲线的建立和拟合引入的相对不确定度贡献率最高，故在日常实验操作过程中应引起足够的重视。本实验方法使用仪器引入的相对不确定度贡献率最低。

图1 各相对不确定度分量直方图

2.4.2 合成标准不确定度

将以上各相对不确定度分量合成得：

合成标准不确定度：

2.4.3 扩展不确定度

取包含因子k=2（置信概率近似95%），则扩展不确定度为：

3 结论

测试水样中总氰化物质量浓度结果：（0.054 6±0.00 3）mg/L；k=2（置信概率近似95%），本实验测量结果不确定度主要来源为标准曲线的建立和拟合引入的不确定度。