分光光度法測定水質亞硝酸鹽氮含量不確定度的評定

張紅?王毓?彭佩嵐?陳少宏

摘 要：科學準確測定水質中亞硝酸鹽氮，對評價水質是否受污染，保障人類健康有深遠的意義，本文對分光光度法測定水質中亞硝酸鹽氮的不確定度進行了評定。結果表明：本次實驗所用水亞硝酸鹽氮含量為5.324mg/L，對不確定度貢獻從大到小依次是：標準溶液的配制引入的不確定度>儀器本身的不確定度>取樣引入的不確定度>重復性測定引入不確定度。

關鍵詞：亞硝酸鹽氮；分光光度法；不確定度

亞硝酸鹽（NO2-N）是氮循環的中間產物，可使人體正常的血紅蛋白（低鐵血紅蛋白）氧化成為高鐵血紅蛋白，發生高鐵血紅蛋白癥，失去血紅蛋白在體內輸送氧的能力，出現組織缺氧的癥狀。隨著社會發展，人們對生活質量的關注日益增強，特別是對水質分析結果的準確性要求越來越高。因此，本文根據《化學分析中不確定的評估指南》、《測量不確定度的要求》、《實用測量不確定度評定》，對重氮偶合分光光度法測定水質亞硝酸鹽氮含量的不確定度進行評定，以評價該測量結果的置信度和準確性。

一、實驗與方法

1.儀器和試劑

（1）儀器。

AUY220分析天平 （島津，感量0.1mg）；UV-1780紫外可見分光光度計（島津，不確定度為0.5%，k=2）。

（2）試劑。

對氨基苯磺酰胺（廣化，AR）；鹽酸（廣化，AR）；鹽酸N-（1萘基）-乙二胺（國藥，AR）；亞硝酸鹽氮標準溶液[ρ=1000μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心]。

2.實驗方法

（1）方法及原理。

本文根據標準GB/T 7493-1987，用重氮偶合分光光度法測定水質中亞硝酸鹽氮的含量。在磷酸介質中，pH為1.8時，試份中亞硝酸根離子與4-氨基苯磺酰胺（4-aminobenzen sulfonamide）反應生成重氮化，它再與N-（1萘基）-乙二胺二鹽酸鹽[N-（1-naphthyl-1，2-diaminoethane dihydrochlo-ride）]產生偶合反應，生成紅色染料，在540nm波長處測定吸光度 。

（2）標樣的處理。

濃度為1000μg/mL的亞硝酸鹽氮標準溶液用1mL移液管和100mL容量瓶進行稀釋，稀釋到濃度約與被測溶液濃度同一數量級，稀釋好后備用。

（3）樣品測定。

如GB/T 7493-19876.2所示，取適量水樣于50ml比色管，加入顯色劑1.0ml，密閉，搖勻，靜置20min后、2h內，在540nm處測定吸光度。

二、數學模型

亞硝酸鹽氮標準系列回歸方程為：，由此可得到樣品制備液的吸光度所對應的亞硝酸鹽氮的含量為：

水中亞硝酸鹽氮濃度的計算公式為：式中：

p—水樣中亞硝酸鹽（以氮計）的質量濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

m—從標準曲線上查得的樣品管中亞硝酸鹽氮的質量（以氮計），單位為微克（μg）；

V—水樣體積，單位為毫升（mL）。

三、不確定度分量的判定

1.重復性測定引入的相對標準不確定度

采用A類方法評定與重復性有關的合成標準不確定度均包含在其中。

對某個樣品進行7次重復測定，所得結果如下表1：

表1：對同一個樣品平行測定7次測定數據

次數 1 2 3 4 5 6 7

p（mg/L） 5.321 5.325 5.326 5.324 5.326 5.321 5.325

其相對標準不確定度為：

式中：

S — 水樣中亞硝酸鹽氮濃度測定值的標準偏差（mg/L）；

n — 測定次數；

— 水樣中亞硝酸鹽氮的質量濃度測定值的平均值（mg/L）。

2.取樣中引入的相對標準不確定度

50mL比色管容量允差為±0.25mL，按均值分布計算，其標準不確定度為：

3.標準工作溶液引入的相對不確定度

亞硝酸鹽氮標準適用液的制備：取1mL國家環保局標準樣品研究所的標準溶液（p1 = 1000 μg/mL），用純水稀釋定容到100mL，為中間液。取1mL中間液用純水稀釋定容到100mL，為標準使用液。亞硝酸鹽氮標準工作溶液的濃度為：

（1）標準儲備溶液引入的不確定度。

標準儲備溶液的不確定度為2%，按正態分布（k=2）計算，其相對標準不確定度為：

（2）第一次稀釋引入的相對標準不確定度。

①容量瓶及移液管引入的不確定度。

根據國家標準（GB 12808-91）規定1mL移液管的最大允差為±0.007mL，按三角形分布（）計算，其標準不確定度為：

。

②容量瓶引入的不確定度。

根據國家標準（GB/T 12806-2011）規定100mL容量瓶的最大允差為±0.10mL，按三角形分布（）計算，其標準不確定度為：

③溫度引入的不確定度。

配制標準儲備溶液時的溫度和實驗室移取溶液時的溫差會引入不確定分量，一般市售標準溶液在標準狀態（20℃）下配制，假定溶液配制溫度與使用溫度的差異為±5℃，水的膨脹系數為2.1 10-4/℃，則溫度差異引入的不確定度為：

按矩形分布（）計算，其標準不確定度為：

則用1mL移液管移取國家標準溶液引入的標準不確定度為：

（3）第二次稀釋引入的相對標準不確定度。

第二次稀釋和定容是在相同溫度下進行，所用移液管和容量瓶不存在溫差引入的不確定度。且所用的移液管和容量瓶跟

=0.0029

=0.0004

標準溶液引入的相對不確定：

4.分析儀器引入的相對標準不確定度

由分光光度計鑒定證書可知，不確定度為0.5%，按正態分布（k=2）計算，其相對標準不確定度為：

四、合成標準不確定度 的計算

不確定度各分量合并得：

=5.324 mg/L

=0.002

五、擴展不確定度U的計算

合成標準不確定度乘以包含因子k，即為擴展不確定度，環境監測部門一般取K=2，即

U=2=0.004 mg/L。

六、報告測量結果和擴展不確定度

用分光光度法測定水質中亞硝酸鹽氮含量測定結果為Cx=5.324mg/L，擴展不確定度為0.004mg/L（K=2）。

七、結果與分析

測定結果的不確定度有多個來源，這些來源對不確定度的貢獻也有所不同。

1.試驗所用水樣為清澈、透明、無懸浮物，且pH<11，無需前處理，因此不考慮樣品前處理引入的不確定度。

2.本文考慮的不確定度主要有重復性測定引入的不確定度；取樣引入的不確定度；標準工作液引入的不確定度；儀器設配本身引入的不確定度。

3.從上文可以看出，分光光度法測定水質中亞硝酸鹽氮含量測定引入的

不確定度分量的大小依次是：標準溶液的配制引入的不確定度>儀器本身的不確定度>取樣引入的不確定度>重復性測定引入不確定度。

因此，為了減少測量不確定度，提高檢測數據準確度，實驗人員在日常分析中要注意以下幾個因素：第一，使用有證標準物質，以及經校準合格的（單標）移液管、玻璃定量容器；第二，儀器設備經檢定、校準合格，并確保穩定性；第三，控制好實驗室環境條件，保持比較穩定的溫濕度。

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作者簡介：張紅（1988～），女，碩士研究生，研究方向：環境監測。