流動注射法測定水中揮發酚的不確定度評估

曾 銳，高倩倩，向元英，周競達

（德陽市環境監測中心站，四川 德陽 618000）

酚是一種中等強度的化學毒物，與細胞原漿中的蛋白質發生化學反應。低濃度時使細胞變性，高濃度時使蛋白質凝固。酚類化合物可經皮膚粘膜、呼吸道及消化道進入體內。低濃度可引起蓄積性慢性中毒，高濃度可引起急性中毒以致昏迷死亡。根據酚類能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發酚和不揮發酚。而揮發酚通常是指沸點在230℃以下的酚類，通常為一元酚。流動注射法測定水中揮發酚與傳統方法相比，它不僅減少了實驗中的不可控因素，同時還有分析速度快、消耗試劑少、設備簡單、安全行好等優點。為提高度量結果的可信度來確保結果的適宜性。本文根據CNAS-GL006《化學分析中不確定度的評估指南》和HJ828-2017《水質揮發酚的測定流動注射-分光光度法》，對流動注射測定水中揮發酚的不確定度進行了評定[1-2]。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

全自動流動注射分析儀（北京吉天儀器FIA6000+FIA-6000+-01-1307088R），揮發酚分析通道（北京吉天儀器FIA6000+FIA-6000+-02（03）-1302080）。

1.2 藥品

蒸餾試劑 （30%磷酸）：將 150mL磷酸（H3PO4）(85%,優級純)用超純水稀釋定容至500mL。

4-氨基安替比林顯色劑：將0.32g4-氨基安替比林顯色劑溶于水中，用純水定容至500 mL。

鐵氰化鉀緩沖溶液（pH=10.3）：將2.0g鐵氰化鉀[KFe(CN)3](優級純)，3.1g硼酸（H3BO3）(優級純)和3.75g氯化鉀（KCl）(分析純)溶于900mL純水中，加入1mol/L氫氧化鈉（NaOH）溶液47mL，調節溶液的pH值為10.3，定容至1L。

載流：超純水。

注：以上試劑除總氰化物蒸餾試劑外，所有試劑皆需超聲30min脫氣。

1.3 方法原理

用線蒸餾使揮發酚類化合物蒸餾，并與干擾物質和固定劑分離，被蒸餾出的酚類化合物，在pH10.0±0.2的介質中，在鐵氰化鉀的存在下，與4-氨基安替比林反應生成橙紅色的安替比林燃料。在510nm進行比色測定[3]。

1.4 試驗步驟

將分析儀揮發酚分析通道，自動進樣器預熱30min，安裝蠕動泵管并連接好管路，打開流動注射軟件工作站，配置儀器設置將揮發酚通道作為主通道，并連接自動進樣器。設置測定參數（進樣針清洗時間19s、達到閥時間290s、注射時間30s、進樣時間140s、清洗時間60s、樣品周期時間200s、出峰時間10s、峰寬40s），點擊清洗程序設定清洗20min，待清洗完畢后，放好藥劑，測試空白，穩定后開始正式測定[4]。

1.5 建立數學模型

流動注射軟件采用最小二乘法對標準濃度和峰面積建立線性回歸方程，方程為y=bx+a。其中y為樣品峰面積；x為樣品濃度mg/L；b為標準曲線斜率；a為標準曲線截距。

2 不確定度的評價

2.1 不確定度的來源分析

流動注射測定水中揮發酚實驗過程中不確定度的來源：揮發酚標準溶液及稀釋產生的不確定度；標準曲線引入的不確定度；樣品重復檢測的不確定度。

2.2 不確定度分量的量化

2.2.1 揮發酚標準溶液引入的不確定度

揮發酚標準溶液使用環保部標樣所500mg/L標準樣品，其相對擴展不確定度為%，呈正態分布，K=2，則標準儲備液的標準不確定度分量為：

相對標準不確定度為：

2.2.2 由揮發酚標準儲備液稀釋成使用液引入的不確定度

揮發酚使用液采用逐級稀釋，兩次稀釋10倍，一次稀釋5倍。兩次稀釋10倍所用移液管和容量瓶規格一致，

1）由移液管轉移溶液產生的不確定度。第一次稀釋①校準。10mL移液管（A級）引入不確定度10mL移液管允許誤差為±0.020mL，假設為三角分布，其相對不確定度為計算得到不確定度為。②溫度。實驗過程中溫度變化為2℃，水體膨脹系數為2.1×10-4按照均勻分布計算其相對不確定度為 (10×2×以上兩項合成不確定度為0.00085。兩次相同方式稀釋10倍不確定度為U。第三次稀釋①校準。10mL移液管（A級）引入不確定度5mL移液管允許誤差為±0.015mL，假設為三角分布，其相對不確定度為計算得到不確定度為0.015/(10×。②溫度。實驗過程中溫度變化為2℃，水體膨脹系數為2.1×10-4按照均勻分布計算其相對不確定度為U(V3)=(10×2×2.1×10-4)。以上兩項合成不確定度為。由三次轉移稀釋帶來的不確定度為

由容量瓶轉移溶液產生的不確定度：①校準，100 mL(A級)容量瓶最大允差為±0.10 mL，假設為三角分布，其相對不確定為0.010/(10×。②重復性，100 mL(A級)容量瓶刻度充滿標準差為0.020 mL，其相對不確定為0.020/1000=0.00002。③溫度，實驗過程中溫度變化為2℃，按均勻分布計算，其相對不確定度為。故單次過程引入的相對不確定度為U(V4)=三次稀釋都使用相同規格100mL容量瓶，由三次稀釋帶來的相對不確定度為0.00048=0.00083。

綜上，由揮發酚標準儲備液及稀釋成使用液引入的不確定度：

2.2.3 由標準曲線引入的不確定度

因使用線性最小二乘法擬合曲線程序的前提是假定橫坐標的量的不確定度遠小于縱坐標的量的不確定度，因此通常的C0不確定度計算程序僅僅與吸光度不確定度有關，而與校準曲線溶液的不確定度無關，也不與同一溶液中逐次稀釋產生必然的相關性。顧認為標準溶液的不確定度足夠小可以忽略，由標準曲線的不確定度由標準曲線擬合產生，標準曲線點為（0.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0μg/L） 對每個標準點測量兩次得到數據如下表1。

由以上數據使用最小二乘法擬合濃度-平均峰面積得到回歸方程斜率b=0.0144，截距a=0.00584，殘余標準差為：

表1 標準曲線測定結果表

2.2.4 由重復測量樣品引入的不確定度

重復測定揮發酚質控樣200355（環標所，72.5±4.1ug/L） 7 次數據如表 2。

表2 質控樣測定結果表

U(C0)==0.06，求得水樣在標準曲線擬合下的相對不確定度為：

2.3 合成相對標準不確定度

綜上所述，流動注射測定水中揮發酚合成相對標準不確定度為：

則合成標準不確定度為72.5×0.015=1.1μg/L，包含因子k=2，擴展不確定度為：Uc=k×uc=2×1.1=2.2μg/L

實驗過程中各分量 Urel(c揮發酚)＞Urel(m樣品)＞Urel(f稀釋)＞Urel(m擬合)。檢測過程中不確定度主要來源于標準溶液、樣品的重復性檢測、標準溶液的稀釋。

3 結論

1）根據計算流動注射測定水中揮發酚質控樣的結果表示為 72.8±2.2 μg/L，k=2。

2）雖然在不確定度評定中沒有計算標準曲線配置引入的不確定度，但是擬合曲線程序的前提是假定橫坐標的量的不確定度遠小于縱坐標的量的不確定度把它作為足夠小的存在，這就要求標準曲線一定要嚴格按照規定配置使其符合相關要求。同時對重復測引入的不確定度所占分量較大，也許足夠重視。

3）通過實驗過程中不確定度的評估，可使分析人員更直觀的了解到實驗過程中哪些步驟帶來的不確定度較高，在檢測過程中予以重視，使最終的實驗數據更可靠更科學。