流动注射-异烟酸-巴比妥酸法分光光度法测定氰化物的测量不确定度评定

董伟博

（德州荣析实验室设备有限公司，山东德州 253000）

测量不确定度能很好地表示被测量结果的分散程度，与测量结果密切相关，是以一个范围或区间的形式表示，可适用于其所描述的所有测量值[1-3]。在人们日常的水质检测工作中，基于检测技术水平和误差因素使得在对同一被测量的多次分析过程中测量结果并不完全相同而是出现在一个范围内，实验室要证明分析结果的质量，就必须通过提供结果的可信度来证明结果的目的适宜性、有效性，测量不确定度就是首选的一个度量参数。本文通过流动注射-异烟酸-巴比妥酸法分光光度法测定地表水中的氰化物，根据数学模型和检测过程的分析确定了不确定度的主要来源并进行了评定，同时明确了测量结果的合理表达方式。

1 材料与方法

1.1 仪器设备和试剂

1.1.1 仪器设备

全自动流动注射分析仪SUPEC 5010（372P21B 0082X，杭州谱育科技发展有限公司）；自动进样器EXPEC（365P2230019X，杭州谱育科技发展有限公司）；A级1 mL单标线吸量管、A级10 mL分度吸量管、A级梨形100 mL容量瓶。

1.1.2 试剂

有证标准物质：水中氰标准物质ρ=100 μg·mL-1（以CN-计）（标准物质编号BWZ6709-2016，批次20220908，北京北方伟业计量技术研究院，扩展不确定度为3%（k=2）；无氨去离子水、磷酸、氢氧化钠（优级纯）、氯胺-T（分析纯）、异烟酸（分析纯）、巴比妥酸（分析纯）、无水磷酸二氢钾（优级纯）。

1.2 样品

德州岔河东大道沟盘河河水（东经116°19′11″，北纬37°25′45″），水样采集在密闭的塑料样品瓶中，采集后立即加入优级纯氢氧化钠固定，使水样的pH值在12.0～12.5，立即测定。

1.3 方法原理

在密闭良好的流路中，将一定体积的样品注射到一个流动的、无空气间隔的连续载流中，样品被磷酸酸化进入加热模块经140 ℃高温高压水解及冷却后流入紫外消解装置进行消解，通过消解释放出的氰化氢被氢氧化钠溶液吸收经膜分离后，由载流流入反应盘管中，在反应盘管中吸收液中的氰化物与氯胺T反应生成氯化氰，随后与流入的异烟酸反应水解生成戊烯二醛，再与巴比妥酸作用生成蓝紫色化合物在检测器模块中于600 nm波长处测量吸光度[4]。

1.4 分析步骤

1.4.1 分析条件

温控仪1：140 ℃；温控仪2：60 ℃；出峰时间：670 s；积分宽度：160 s；峰间隔：170 s；滞后时间：30 s；进样时间：280 s；泵速15 r·min-1；清洗时间：50 s；积分方式：峰高；检测波长：600 nm。

1.4.2 分析步骤

（1）标准系列的制备。用A级1 mL单标线吸量管准确移取标准值为100 μg·mL-1水中氰标准物质1 mL至100 mL容量瓶中，用0.025 mol·L-1的氢氧化钠溶液稀释至标线并混匀，稀释成1 000 μg·L-1的氰成分标准储备液。用A级10 mL分度吸量管准确移取氰成分标准储备液10 mL至A级梨形100 mL容量瓶中，用0.025 mol·L-1的氢氧化钠溶液稀释至标线并混匀，配制成浓度为100 μg·L-1的氰成分标准工作液。在分析过程中通过自动稀释分别获得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标准使用液。数据处理系统自动将以信号值（峰高）为纵坐标，对应的浓度为横坐标，绘制标准曲线。

（2）测定。采用绘制校准曲线的分析测试条件，由自动进样器量吸取样液注入系统进行测定，得到信号值（峰高）。

（3）数学模型。地表水中氰化物的计算公式为

式中，ρ为样品中氰化物的质量浓度，μg·L-1；y为信号值（峰高）；a为校准曲线的截距；b为校准曲线的斜率；f为稀释因子。

2 结果与分析

2.1 水中氰化物不确定度来源分析

根据数学模型和检测过程的分析，流动注射-异烟酸-巴比妥酸法分光光度法测定水中氰化物的不确定度主要来源包括水中氰标准物质输入的不确定度u(cs)、水中氰标准物质稀释输入的不确定度u(v)、方法多次测量输入的不确定度u(rep)、校准曲线拟合输入的不确定度u(c拟合)和全自动流动注射分析仪检测性能输入的不确定度u(c0)。

2.2 标准不确定度分量的评定

2.2.1 水中氰标准物质输入的不确定度u(cs)

水中氰标准物质购于北京北方伟业计量技术研究院，标准物质编号BWZ6709-2016，批次20220908，标准值为 100 μg·mL-1，不确定度（k=2）为3%，其相对不确定度为

2.2.2 水中氰标准物质稀释输入的不确定度u(v)

（1）A级1 mL单标线吸量管输入的不确定度u(v1)。A级1 mL单标线吸量管输入的容量误差为±0.007 mL，按三角形分布，相对不确定度为u(v1-1)=

A级1 mL单标线吸量管充液重复性输入的不确定度，重复充液9次，其极差为0.014 mL，由极差系数C及自由度υ，则由充液输入的不确定度为

试验温度变化为（20±2）℃，水的体积在20 ℃膨胀系数为2.1×10-4℃-1，因此产生的体积变化为±(1×2.1×10-4×2)，按矩形分布，由温度变化导致体积变化输入的不确定度为

综上，A级1 mL单标线吸量管体积输入的相对不确定度为

（2）A级10 mL分度吸量管输入的不确定度u(v2)。A级10 mL分度吸量管输入的容量误差为±0.020 mL，按三角形分布，相对不确定度为u(v2-1)

A级10 mL分度吸量管充液重复性输入的不确定度，重复充液9次，其极差为0.040 mL，由极差系数C及自由度υ，则由充液输入的不确定度为

试验温度变化为（20±2）℃，水的体积在20 ℃膨胀系数为2.1×10-4℃-1，因此产生的体积变化为±(10×2×2.1×10-4)，按矩形分布，由温度变化导致体积输入的不确定度为

由此，A级10 mL分度吸量管体积输入的相对不确定度为

（3）A级梨形100 mL容量瓶输入的不确定度u(v3)。A级梨形100 mL容量瓶输入的容量误差为±0.10 mL，按三角形分布，相对不确定度为u(v3-1)=

A级梨形100 mL容量瓶充液重复性输入的不确定度，重复充液9次，其极差为0.20 mL，由极差系数C及自由度υ，则由充液输入的不确定度为

试验温度变化为（20±2）℃，水的体积在20 ℃膨胀系数为2.1×10-4℃-1，因次产生的体积变化为±(100×2×2.1×10-4)，按矩形分布，由温度变化导致体积输入的不确定度为

由此，A级梨形100 mL容量瓶体积输入的相对不确定度为

综上，水中氰标准物质稀释输入的相对不确定度为

2.2.3 方法多次测量输入的不确定度u(rep)

取同一水样平行测定6次，重复测量数据见表1。

表1 重复测量数据

方法多次测量输入的相对不确定度为

2.2.4 校准曲线拟合输入的不确定度u(c拟合)

用100 μg·mL-1水中氰标准物质逐级稀释后配制6个标准溶液，分别测试得到回归方程y=0.796 749x+0.000 227，斜率为0.796 749，相关系数r=0.999 8，各标准物质溶液及其对应的信号值见表2。

表2 标准物质溶液及其对应的信号值

式中：SR为校准曲线的剩余标准差；b为斜率；P为待测样品的重复测定次数（p=3）；n为校准曲线拟合的点数（n=6）；为待测样品浓度的平均值，μg·L-1；为各标准溶液浓度的平均值，μg·L-1；为各标准溶液浓度值，μg·L-1。

式中：A0j为各标准溶液的实际峰高响应值；（a+bC0j）为回归曲线计算得出的理论值。

将以上数据代入得到

2.2.5 全自动流动注射分析仪检测性能输入的不确定度u(c0)

查阅厂家技术资料，仪器所输入的不确定度以测定值的 1% 估算，则u(c0)=32.23×1%=0.322 3 μg·L-1

按均匀分布计算

2.2.6 合成标准不确定度uc(c)

经计算得

样品中氰化物的合成标准不确定度为

2.2.7 扩展不确定度U

使用包含因子k=2，则扩展不确定度为

2.2.8 结果表示

当水中氰化物含量为32.23 μg·L-1时,扩展不确定度为 0.78 μg·L-1（k=2），即测量结果为（32.23±0.78）μg·L-1。

3 结论

通过对比汇总分析所引用的参考文献[5-7]，各文献报道的流动注射法测定水中的氰化物，对其测量不确定度评定贡献较大的分量主要集中在重复测定样品、标准溶液逐级稀释、校准曲线拟合等方面。本文采用流动注射-异烟酸-巴比妥酸法分光光度法测定地表水中的氰化物并对其测量数据进行了不确定度评定，通过分析确定不确定度的主要来源是标准物质和多次测量带来的不确定度，这就要求人们在日常的检测工作中可选用合适的标准物质以及合理的增加测试次数来减少引入的不确定度，提高检测结果的可信度。本法适用于流动注射-异烟酸-巴比妥酸法分光光度法测定地表水中氰化物的不确定度评定。