全自動萃取儀測定水中揮發(fā)酚的不確定度的評定

王志瑞，王一會，陳琨,金梅

（1.安順生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州安順 561000；2.貴州省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州貴陽 550018）

1 方法和原理

目前， 水質當中揮發(fā)酚的主要測定方法有[1～5]：4-氨基安替比林分光光度法、溴化容量法、流動注射法、氣相色譜法、液相色譜法。 方法原理：1）直接分光光度法的原理為酚類化合物在合適的pH 溶液體系中，以鐵氰化鉀為催化劑，安替比林染料與4-氨基安替比林相互作用形成橙紅色溶液，在505nm 處有最大吸收。 三氯甲烷萃取分光光度法的原理為酚類化合物在合適的pH 溶液體系中蒸餾。與4-氨基安替比林反應生成橙紅色染料，染料顏色的深淺程度與揮發(fā)酚在溶液中的質量分數成正比。 用三氯甲烷萃取提高了檢測限，在460nm 波長處有最大吸光度[6～8]。 2）將餾出液250mL 移入全自動萃取儀中，由萃取儀自動添加完成2.0mL 緩沖溶液、1.5mL 4-氨基安替比林溶液和1.5mL 鐵氰化鉀溶液， 充分混勻后，用三氯甲烷自動萃取，在線自動分離檢測[9～10]。

2 操作步驟

2.1 標準使用液配制

選用的標準溶液的質量分數值為1000mg/L，它的相對不確定度2%（其中證書中給出的k=2）。由中國計量科學研究院提供， 標準號GBW（E）080241，批號20116。

準確量取安瓿瓶中的1000mg/L 的水中酚標準溶液10mL 放至1000mL 容量瓶， 用純水定容至標線，混勻，得到質量分數為10 ug/mL 的酚標準中間液； 準確量取10 μg/mL 的酚標準中間液10 mL 放至100mL 容量瓶， 用純水定容至標線，混勻，得到質量分數為1μg/mL 的酚標準使用液。共稀釋1000 倍。

2.2 標準曲線繪制

分別取1 ug/mL 的酚標準使用液0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL和10.0mL 放至250mL 樣品杯中，再加入純水，使其體積約為250mL，上儀器測定吸光度，每個點測定兩次取平均吸光度值，得到標準曲線，見表1。

表1 標準曲線測試數據表

2.3 樣品制備和測定

準確量取安瓿瓶中揮發(fā)酚環(huán)境標準樣品溶液10mL 放至1000mL 容量瓶， 用純水定容至標線，混勻。再用50mL 單標線移液管移取50mL 樣品至樣品杯中， 再加入水使體積約為250mL，上儀器測定，重復測定6 次，結果見表2。

表2 環(huán)境標準樣品測試結果表

3 評定不確定度分量

根據不確定度來源分析以及不確定度傳播率，建立數學模式如（1）：

3.1 購買標準溶液引入的不確定度

根據標準物質的證書，苯酚標準溶液的質量分數值為1000mg/L，不確定度為2%，其中證書中給出的是相對擴展不確定度，我們按正態(tài)分布來研究，取置信概率P 為95%，我們選取的包含因子k 的值為2，再來計算成相對標準不確定度為u（Cc）=2%/2=0.01。

3.2 將標準溶液稀釋至使用液引入的不確定度

3.2.1 10mL 單標線移液管引入的不確定度，主要分三個部分：1）單標記移液器容量校準的不確定度，檢查移液器容量公差10mLA 級，它的容量允許誤差為0.020mL；2）由于人的眼睛有讀數誤差，充滿液體至吸管刻度時會產生相應的誤差，讀數誤差的估計值為±0.005v；3）溫度引入的不確定度：由于環(huán)境溫度的溫度變化，水溶液和玻璃器皿會產生熱脹冷縮的效果。 水的膨脹系數αwater=2.1×10-4。

對以上三項合成，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體積不確定度， 由三部分組成：1） 容量瓶體積校準不確定度， 查A 級1000mL 容量瓶容量允差為0.40mL，按均勻分布考慮包含因子，換算為標準不確定度充滿液體至刻度的估讀誤差估計為±0.005v，按均勻分布考慮包含因子，換算為相對標準不確定度u2 （v1000）， 按均勻分布計算為u2 （v1000）=溫度引入的不確定度：由于環(huán)境溫度的溫度變化，水溶液和玻璃器皿會產生熱脹冷縮的效果。 水的膨脹系數αwater=2.1×10-4。

對以上三項合成，得到u（v1000）=[u1（v1000）2+u2（v1000）2+u3（v1000）2]1/2=2.9138mL

3.2.3 10mL 單標線移液管引入的不確定度，計算同2.1。

3.2.4 100mL 容量瓶在配制溶液的過程中也會產生相應的不確定度，經過分析研究，發(fā)現這個不確定度來源于三部分：1） 容量瓶的體積在出廠制造時不是絕對準確的， 這個體積的不準確也會產生相應的悄確定度，檢查品牌A 級100mL 容量瓶的容量公差為0.10mL， 按均勻分布考慮包含因子， 轉換為標準不確定度0.0577mL；2） 充滿液體至刻度的估讀誤差估計為±0.005v，按均勻分布考慮包含因子換算為相對標準不確定度u2（v100），按均勻分布計算為不同溫度引起的不確定性：溫度變化引起水溶液和玻璃器皿的收縮和膨脹。水的膨脹系數αwater=2.1×10-4，比玻璃測量儀αglass=1.0×10-5的膨脹系數大一個數量級， 所以在計算中只考慮水的溫度影響。 實驗室溫度控制在20±3℃，置信概率95%的正態(tài)分布取k=1.96， 則相對標準不確定度為u3（v100）=100×2.1×10-4×3/1.96mL=0.03214mL；

對以上三項合成，得到u（v100）=[u1（v100）2+u2（v100）2+u3（v100）2]1/2=0.2961mL

將標準溶液稀釋至使用液引入的相對標準不確定度為：u（使）={[u（v10）/10]2+[u（v1000）/1000]2+[u（v10）/10]2+[u（v100）/100]2}1/2=0.00607。

3.3 標準曲線擬合引入的不確定度見（2）

b：標準曲線斜率；

n：標準曲線的點數n=16；

SR： 回標準曲線的剩余標準差（殘差的標準差）；

p：待測樣品的重復測定次數P=6（進行6 次量）；

C0i：標準曲線各點質量分數值。

yi： 各質量分數點對應的儀器響應值 （吸光值）減去空白的值；

a+bxi：標準曲線各質量分數點對應的計算出來的吸光值；

n：校準曲線總點數，16。

3.4 取樣引入的不確定度

3.4.1 10mL 單標線移液管引入的不確定度，計算同2.1，u（v10）=0.0313mL。

3.4.2 1000mL 容量瓶在配制溶液過程中由于體積不是絕對的1000mL，所以也會產生相應的不確定度，這個不確定度的大小，也就是量化為具體的數值，它的計算過程，計算方法和計算原理與2.2是一樣的，u（v1000）=2.9138mL。

3.4.3 50mL 單標線移液管引入的不確定度：1）單標記移液器容量校準的不確定度， 檢查移液器容量公差50mLA 級，它的容量允許誤差為0.05mL，根據2012 年出版的測量不確定度評定與表示的技術規(guī)程來看，認為是均勻分布，考慮包含因子，將其轉換為標準不確定度換算為標準不確定度由于人的眼睛有讀數誤差， 充滿液體至吸管刻度時會產生相應的誤差， 讀數誤差的估計值為±0.005v，根據2012 年出版的測量不確定度評定與表示的技術規(guī)程來看， 認為是均勻分布， 包含因子為k=換算為相對標準不確定度u2（v50），按均勻分布計算為3）不同溫度引起的不確定性：溫度變化會導致水溶液和玻璃器皿的收縮和膨脹。 水的膨脹系數αwater=2.1×10-4比玻璃計的膨脹系數α 玻=1.0×10-5大一個數量級， 因此計算時只考慮水的溫度影響。 在實驗過程中盡量使實驗環(huán)境的溫度保持恒定，但是由于外界環(huán)境的變化，不可避免的會對實驗室內的溫度產生影響， 這個溫度的波動范圍我們暫且認為是20±3℃，置信概率95%的正態(tài)分布取k=1.96，則相對標準不確定度為u3（v50）=50×2.1×10-4×3/1.96mL=0.01607mL；

對以上三項合成，得到u（v50）=[u1（v50）2+u2（v50）2+u3（v50）2]1/2=0.14808mL

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

3.4.4 u（重）=樣品測定的相對標準偏差=0.01139。

3.5 檢測儀器引入的不確定度

儀器重現性的相對標準偏差可從儀器校準證書中獲得≤5%。這種不確定度可以看作是一個矩形分布， 儀器測量引入的相對標準不確定度為（3）：

3.6 合成相對不確定度見（4）

3.7 擴展不確定度

在環(huán)境監(jiān)測實驗室中， 我們通常用的化學分析方法最多，本次實驗也屬于化學分析，所以采用化學分析中通常對于包含因子的選定規(guī)則，K=2（相應于正態(tài)分布統(tǒng)計學中的95%置信概率），所以它的擴展不確定度可以采用公式（5）進行計算：

總之，通過本次對環(huán)境標準樣品進行測試，結果為0.094 8 mg/L，不確定度為0.006 5 mg/L；通過評定本次試驗所引入的不確定度分量發(fā)現： 檢測儀器引入的不確定度u （儀）＞樣品重復測量引入的不確定度u （重）＞購買標準溶液引入的不確定度u（cc）＞標準曲線擬合引入的不確定度u（標）＞將標準溶液稀釋至使用液引入的不確定度u（使）取樣引入的不確定度u（樣）。 說明經常維護儀器，使儀器具有良好的性能，可以降低系統(tǒng)誤差。