測量給水管鉛含量的不確定度評定

郭靜卓

（江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，江蘇南京 210007）

1 概述

城市居民生活用水基本通過給水管材從自來水廠運送至千家萬戶，正常來說，用于生產(chǎn)給水管材正規(guī)合格的聚乙烯或聚丙烯都是無毒的，但個別企業(yè)在生產(chǎn)中添加一些有毒回收塑料（如化學(xué)塑料桶、醫(yī)用塑料管、廢舊電纜料等）來降低生產(chǎn)成本，這樣的管材質(zhì)量很難得到保障，尤其是一旦鉛、鎘等重金屬元素超標(biāo)，將會對人體健康帶來巨大危害。因此，實驗室需要對廣大消費者、政府部門提供科學(xué)的、有效的和可靠的數(shù)據(jù)，這就要求實驗室有必要對測量結(jié)果的不確定度進行評定。

本文使用無火焰原子吸收分光光度法測量塑料管材浸泡液中鉛含量，給出測量結(jié)果，并分析測量結(jié)果的不確定度來源，對測量結(jié)果進行不確定度評定。

2 實驗部分

2.1 儀器與試樣

原子吸收分光光度計，型號PinAAcle 900T，PE 公司；

試樣：塑料給水管材。

2.2 樣品預(yù)處理

實驗方法：GB/T 17219—1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》附錄A。

用浸泡水充滿受試管材，不留空隙，兩端用包有聚四氟乙烯薄膜的干凈軟木塞或橡皮塞塞緊，在25℃±5℃避光的條件下浸泡24h±1h，同時采集樣品空白。浸泡后，立即將浸泡水放入預(yù)先洗凈的樣品瓶內(nèi)，一般收集和分析間隔的時間盡可能縮短。

2.3 儀器分析

實驗方法：GB/T 5750.6—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 金屬指標(biāo)》。

將浸泡液注入石墨爐原子化器，所含的金屬離子在石墨管內(nèi)經(jīng)原子化高溫蒸發(fā)解離為原子蒸氣，待測元素的基態(tài)原子吸收來自同種元素空心陰極燈發(fā)出的共振線，其吸收強度在一定范圍內(nèi)與金屬濃度成正比。

2.2.3 重復(fù)性實驗

采用相同樣品、相同儀器、相同環(huán)境、相同測試方法，分別進行2次獨立實驗，每次實驗取5次平行檢驗數(shù)據(jù)，進行測試結(jié)果的不確定度評定。測試結(jié)果如表1所示。

表1 重復(fù)性實驗結(jié)果 μg/L

3 測量不確定度評定

3.1 數(shù)學(xué)模型建立[4]

式中：ρ(Pb)為浸泡液中鉛的質(zhì)量濃度，單位為μg/L；

ρ1為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得樣品浸泡液中鉛的質(zhì)量濃度，單位為μg/L；

ρ2為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得空白浸泡液中鉛的質(zhì)量濃度，單位為μg/L。

3.2 根據(jù)數(shù)學(xué)模型求方差和傳播系數(shù)

方差：

式中：u3（S）為不同人員不同時間復(fù)現(xiàn)性測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

3.3 計算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度[5]

3.3.1ρ1引入的不確定度u1（ρ1）

（1）石墨爐控溫系統(tǒng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1a（ρ1）

使用PE 公司的PinAAcle 900T 原子吸收分光光度計及石墨爐，其控溫系統(tǒng)引入的不確定度為1%，按正態(tài)分布，k為3，則

估計其相對不可靠性為25%，則自由度[6]為

（2）原子吸收分光光度計儀器本身引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1b（ρ1）

原子吸收分光光度計儀器本身引入不確定度的因素很多，如波長、石墨管的質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理等，均可歸為儀器測量結(jié)果的不確定度，這可由儀器間接給出。（儀器給定值RSD ＜5%）

按正態(tài)分布，k為3，則

估計其相對不可靠性為20%，則自由度為：（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度u1c（ρ1）

標(biāo)準(zhǔn)溶液本身引入的不確定度u1c1（ρ1）由標(biāo)物中心的證書給出1000mg/L 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度為2%，按正態(tài)分布，k為3，則

估計其相對不可靠性為10%，自由度為：

配制系列標(biāo)液過程中引入的不確定度u1c2（ρ1）分為兩個方面，一為玻璃量具引入的不確定度，一為人員因素。根據(jù)經(jīng)驗，其最大不確定度為1%。按均勻分布對待，k為則

估計其相對不可靠性為25%，自由度為

所以，u1c1（ρ1）和u1c2（ρ1）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u1c1（ρ1）和u1c2（ρ1）有效自由度：

（4）樣品預(yù)處理過程中浸泡液揮發(fā)引入的不確定度u1d（ρ1）根據(jù)經(jīng)驗，求得不確定度為2%，按均勻分布對待，k為則

估計其相對不可靠性為20%，所以u1d（ρ1）的自由度（5）微量進樣器引入的不確定度u1e（ρ1）

采用石墨爐測定時，樣品體積引入的不確定度主要來源于微量進樣器，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，微量進樣器的不確定度為1%，按均勻分布對待，k為那么

估計其相對不可靠性為20%，自由度為

綜上所述，ρ1的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u1（ρ1）的有效自由度

3.3.2ρ2引入的不確定度u1（ρ2）

u2（ρ2）與u2（ρ1）相同，也分為5部分。

ρ2的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

u2（ρ2）的有效自由度

γ2（ρ2）=35

3.3.3 由人員和標(biāo)樣的復(fù)現(xiàn)性測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3（S）

按A 類不確定度計算，結(jié)果為0.046，求其相對不確定度為1.11%，自由度為19。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源及相關(guān)信息見如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.6 有效自由度

3.7 擴展不確定度

取置信概率p=95%，有效自由度為82，查t分布表：kp=tp=1.98

4 結(jié)束語

實驗室在此次不確定度評定過程中，測量不確定度分析考慮因素全面、分析細致，參與重復(fù)性實驗的人員理論知識扎實，操作熟練，充分體現(xiàn)了實驗室測量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施環(huán)境、技術(shù)方法、人員等各方面的良好狀態(tài)，完全滿足校準(zhǔn)實驗室計量技術(shù)能力的保持和質(zhì)量控制要求。