納氏試劑分光光度法測(cè)定水中氨氮的測(cè)量不確定度評(píng)定

1、納氏試劑分光光度法測(cè)定水中氨氮的測(cè)量不確定度評(píng)定1 檢測(cè)方法1.1方法依據(jù)依據(jù)GB/T7479-1987水質(zhì) 銨的測(cè)定 納氏試劑比色法，對(duì)水中氨氮的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。 1.2方法原理本方法使碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，此顏色在較寬的波長(zhǎng)內(nèi)具強(qiáng)烈吸收，通常測(cè)定波長(zhǎng)在410-425nm范圍。1.3儀器設(shè)備721分光光度計(jì)，玻璃量器：500ml,移液管（A）級(jí)，5.00Ml，移液管（A）級(jí)，50mL比色管。1.4操作步驟1.4.1校準(zhǔn)曲線的繪制1.4.1.1標(biāo)準(zhǔn)使用液的配置標(biāo)準(zhǔn)溶液由環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供，編號(hào)為102206，質(zhì)量濃度為500mg/L,擴(kuò)展 不確

2、定度為5mg/L(k=2)。用 5.00mL無(wú)刻度吸管（A級(jí)）準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00mL至500mL容量瓶（A級(jí)），用去離子水稀釋至標(biāo)線，配的質(zhì)量濃度為5ug/mL的銨使用液，將標(biāo)樣稀釋100倍。1.4.1.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制（1）分別吸取0，1.00,3.00,5.00,700和10.00mL,銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL比色管中，加水至標(biāo)線。（2）加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻。加1.5mL納氏試劑，混勻。放置10min后，在波長(zhǎng)420mL處，用光程20mm比色皿，以水為參比測(cè)量吸光度。（3）測(cè)得的吸光度，減去零溶液空白的吸光度，得到校正吸光度，繪制以氨氮含量（ug）對(duì)校正吸光度的校正曲線。1.

3、4.2 樣品測(cè)定（1）分取適量經(jīng)絮凝沉淀預(yù)處理后的污水水樣（使氨氮含量不超過(guò)0.1mg）,加入50mL比色管中，稀釋至標(biāo)線，以下同校準(zhǔn)曲線繪制步驟（2），（3）。（2）分取適量經(jīng)蒸餾預(yù)處理后的餾出液，加入50mL比色管中，加一定量1mol/L,氫氧化鈉以中和硼酸，稀釋至標(biāo)線。以下同校準(zhǔn)曲線繪制步驟（2），（3）。1.4.3 空白實(shí)驗(yàn) 以無(wú)氨水代替水樣做全程序空白測(cè)定。2數(shù)學(xué)模型校準(zhǔn)曲線擬合的回歸方程：y=a+bx式中：y-溶液的吸光度 x- 從曲線查的的氨氮量，ug； a- 回歸方程的截距 b-回歸方程的斜率水中氨氮濃度的計(jì)算公式為： C=MV式中：c-水樣中氨氮濃度 m-由 校準(zhǔn)曲線計(jì)算的氨

4、氮量，同式（A11.1）中的x,ug;V-水樣體積 ，ml。根據(jù)檢測(cè)方法和數(shù)學(xué)模型分析，各輸入量估計(jì)值彼此不相關(guān)，按不確定度傳播律，合成不確定表示為：uccc=uC(CNH2-N)CNH2-N2+u(V)TV2u(A)pA2+u(m)m2式中：ucc-水中氨氮濃度的合成不確定度； -氨氮標(biāo)液配置過(guò)程中的不確定度； uV-取樣過(guò)程中的不確定度； uA 測(cè)量結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度；um-曲線繪制引入的不確定度。3不確定度分量的來(lái)源分析納氏試劑分光光度法測(cè)定水中不確定度，有檢測(cè)方法和數(shù)學(xué)模型分析，其不確定度來(lái)源有以下幾個(gè)方面。3.1 配置標(biāo)準(zhǔn)使用液引入的不確定度ucNH3-N標(biāo)準(zhǔn)使用液的不確定度包

5、括市售標(biāo)準(zhǔn)溶液本身的不確定度和配置稀釋操作過(guò)程中引入的不確定度：（1） 標(biāo)準(zhǔn)本身的不確定度ucc（2） 500ml容量瓶體積刻度允差引入的不確定度uV500，包括：1、 容量瓶體積刻度允差引入的不確定度u1V500；2、 容量瓶體積讀數(shù)變動(dòng)性引入的不確定度；u2V5003、 溫度變化引入的不確定度u3V500；（3）5.00mL移液管量取溶液體積引入的不確定度uV5，包括：1、移液管體積刻度允差引入的不確定度u1V5；2、移液管體積變動(dòng)性引入的不確定度u2V5；3、溫度變化引入的不確定度u3V5。3.2取水樣體積引入的不確定度uV50.00mL移液管體積刻度允差引入的不確定度u1v50；溫度變

6、化引入的不確定度u2v50；移液管體積變動(dòng)性引入的不確定度，反映在測(cè)量結(jié)果重復(fù)性中。3.3測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度uA3.3曲線擬合引入的不確定度um4不確定度分量的評(píng)定4.1配置標(biāo)準(zhǔn)使用液引入的不確定度ucNH3-N氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液配置是將標(biāo)樣稀釋100倍。用5.00mL單標(biāo)線吸管（A）級(jí)準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00mL至500mL容量瓶（A）級(jí)，用去離子水稀釋至標(biāo)線，配得濃度為5mg/L氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。4.1.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度u1c繪制曲線所用標(biāo)準(zhǔn)溶液為環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供的500mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，從氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液證書上查的氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液擴(kuò)展不確定度為5mg/L,按證書k=2,則：u1（

7、c）=U/K=(5mg/L)/2=2.50 mg/L相對(duì)不確定度：u1rel（c）= (2.5mg/L)/（500 mg/L） =5.00×10-34.1.2容量瓶量取體積引入的不確定度uvV500根據(jù)JJF196-2006常用玻璃量器檢定規(guī)程查的，500mLA級(jí)容量瓶體積刻度允差為±0.25mL，按均勻分布考慮，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1（V500）= 0.253 =0.144 mL4.1.2.2容量瓶（500 mL）體積讀數(shù) 變動(dòng)性引入的不確定度u2V500對(duì)500 mL容量瓶進(jìn)行10次定容和稱量，結(jié)果見(jiàn)表表A11.1500 mL容量瓶 定容實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)容積/mL序號(hào)

8、容積/mL14.99.947499.912499.968499.923499.979499.954499.9910499.985499.92標(biāo)準(zhǔn)差（s2）2.8×10-26499.98用貝塞爾公式計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u2（V500）=2.8×10-2Ml4.1.2.3溫度變化引入的不確定度u3（V500）該影響引起的不確定度可通過(guò)溫度變化范圍和體積膨脹系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。液體的體積膨脹系數(shù)明顯大于容量瓶玻璃材質(zhì)的膨脹系數(shù)，因此只考慮前者即可。水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4C-1，實(shí)驗(yàn)室溫度變±2，按均勻分布考慮，k=3，則溫度變化引入的不確定度為：

9、u3（V500）=500×2.1×10-4 ×23=0.12mL由4.1.2.1、4.1.2.2、4.1.2.3，三項(xiàng)合成容量瓶（500Ml）引入的不確定度為：u3（V500）=u12V500+u22V500+u32V500 = 0.1442+2.8×10-22+0.122 =0.189mL相對(duì)不確定度：urel（V500）=0.189mL500mL=3.78×10-44.1.3 移液管量取體積引入的不確定度u（V5）5.00mL移液管量取體積的不確定度評(píng)定同4.1.2.由5.00mL單標(biāo)線移液管（A級(jí)）刻度允許差為±0.015mL，

10、標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1(V5)=8.66×10-3mL。將移液管充滿液體至刻度，通過(guò)8次重復(fù)測(cè)定，其標(biāo)準(zhǔn)差為0.003mL。即5.00mL移液管體積度數(shù)變動(dòng)性引入的不確定度為u2(V5)=3.00×10-3mL。水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4C-1，實(shí)驗(yàn)室溫度變化為±2，按均勻分布考慮，k=3,溫度變化引入的不確定度為：u3（V5）=5.00mL×2.1×10-4 C-1×23=1.21×10-3mL此三項(xiàng)合成： u（V5）=u12V5+u22V5+u32V5=8.66×10-32+3.00×10

11、-32+1.2×10-32=9.24×10-3mL其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel（V5）=0.00924mL5.00mL=1.84×10-3由4.1.1,4.1.2,4.1.3三項(xiàng)內(nèi)容合成，可得配制氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液的相對(duì)不確定度：urel（cNH3-N）=urel2c+urel2V500+urel2V5=5.00×10-32+3.79×10-3-42+1.84×10-32=5.34×10-34.2 取樣過(guò)程中引入的不確定度 u（V）用50.00mL移液管取樣引入的不確定度評(píng)定同4.1.2.由于體積刻度讀數(shù)變動(dòng)性引入的不確定度已

12、包含在樣品重復(fù)性測(cè)量中，此節(jié)不在考慮。4.2.1 50.00mL移液管體積刻度允許引入的不確定度u1(V50) 用50.00ml單標(biāo)線移液管（A）級(jí)刻度允差為±0.05ml，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1(V5)=2.89×10-2ml。4.2.2 溫度變化引起的不確定度u3(V50)水的膨脹系數(shù)為2.1×104-1，實(shí)驗(yàn)室溫度變化為2，按k=3計(jì)算，則溫度變化引起的不確定度為：u3（V50）=50mL×2.1×10-4 C-1×23=1.21×10-2mL由4.2.1,4.2.2兩項(xiàng)合成，得到取樣過(guò)程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度： u（V）=

13、u12V5+u32V550=2.89×10-22+1.21×10-22=3.13×10-2mL其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：urel（v）=0.03134mL50mL=6.26×10-44.3 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度 u（A）對(duì)某地下水樣品進(jìn)行10次重復(fù)性測(cè)量，由曲線計(jì)算得待測(cè)樣品中氨氮質(zhì)量分別為:32.4，32.3，32.4，32.5，32.1，32.4，32.5，32.4，32.5，32.5g，10次測(cè)量平均值為32.4g，測(cè)量平均濃度為0.648/L 計(jì)算測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：sx=k=1nxk-x2n-1=0.125g實(shí)際上，日常監(jiān)督對(duì)水

14、樣測(cè)量一次，見(jiàn)上述測(cè)量列的第1個(gè)數(shù)據(jù)m=32.4g。樣品測(cè)量產(chǎn)生的相對(duì)不確定度為：urel（A）=Sxm =0.125g 32.4g=3.86×10-3由式（A11.2）計(jì)算待測(cè)水樣氨氮濃度為：C =mV =32.4g 50mL=0.648/L4.4曲線擬合引入的不確定度 u（m）校準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果見(jiàn)表A11.2表A11.2 曲線繪制結(jié)果表氨氮含量吸光度12300005.00.0700.0690.07215.00.2100.2100.21325.00.3350.3580.35735.00.4950.4940.49750.00.7100.7160.708由表A22.1數(shù)據(jù)，計(jì)算校準(zhǔn)曲線的

15、截距a=-0.001，斜率b=0.0143，曲線的相關(guān)系數(shù)r=0.99996。一元線性回歸方程為：y=0.0143x-0.001.根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差：sR=inyi-a+bxi2n-2=2.31×10-4標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：um=sRb1p+1n+m-x2i=1nxi-x2=0.169g其中：m對(duì)樣品測(cè)量的質(zhì)量，m=32.4g； b-校準(zhǔn)曲線的斜率； p-每次對(duì)樣品進(jìn)行的測(cè)量次數(shù)，p=1; n-曲線繪制時(shí)濃度點(diǎn)的測(cè)量次數(shù)，n=18； x-校準(zhǔn)曲線橫坐標(biāo)個(gè)點(diǎn)氨氮質(zhì)量平均值，x=21.67g日常監(jiān)督對(duì)水樣測(cè)量一次，測(cè)量吸光度為0.462，由校準(zhǔn)曲線計(jì)算得樣品

16、中氨氮質(zhì)量為：m=32.4g。其相對(duì)不確定度：urel（m）=u1mm=0.169g32.4g=5.22×10-35 合成相對(duì)不確定度根據(jù)上述分析和計(jì)算，列出不確定度分量一覽表，見(jiàn)表A11.3表A11.3 不確定度分量一覽表不確定度分量不確定度來(lái)源量值標(biāo)準(zhǔn)不確定度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(cNH3-N）氨氮標(biāo)磚稀釋液引入的不確定度5.34×10-3u1(c0)標(biāo)準(zhǔn)引入的不確定度500mg/l0.19mg/l5.00×10-3u(v500)500ml容量瓶的不確定度500.00ml0.19mg3.79×10-4u(v5)5ml容量瓶引入的不確定度5ml9.24&

17、#215;10-3ml1.84×10-3u(V)取樣引入的不確定度50ml3.13×10-2ml6.26×10-4u1(V50) 移液管體積刻度引入的不確定度50ml2.89×10-2ml5.78×10-4u23(c50) 溫度變化引入的不確定度50ml1.21×10-2ml2.42×10-4u(m)曲線擬合引入的不確定度32.4ug0.169ug5.22×10-3u(A)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度32.4ug0.125mg3.86×10-3合成相對(duì)不確定度為：ucc=u(cNH3 -N)cNH3 -N2+u(V)V2u(A)A2+u(m)m2=5.34×10-32+6.26×10-42+3.86×10-32+5.22×10-32=8.43×10-3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uc c=urelcc=8.43×10-3