分光光度法測定水中揮發酚含量的不確定度評定

張麗琴

（山西省檢驗檢測中心食品與糧食檢驗技術研究所，山西太原 030012）

依據《生活飲用水標準檢驗方法 感官性狀和物理指標》（GB/T 5750.4—2006）中的4-氨基安替比林三氯甲烷萃取分光光度法，測定飲用水中的揮發酚含量實驗過程復雜，容易出現誤差的環節較多，因此，對實驗結果進行不確定度評價是很有必要的，測量不確定度是表示合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數[1]，衡量檢測結果是否準確，本文依據《化學分析測量不確定度評定》（JJF1135—2005），對一加標飲用水盲樣進行了檢測，分析了不確定度的來源及影響，為以后檢驗工作中誤差規避和結果分析提供了依據。

1 材料與方法

1.1 試劑

硫酸溶液（1+9）、4-氨基安替吡啉溶液（20 g/L）、硫酸銅溶液（100 g/L）、鐵氰化鉀溶液（80 g/L）

1.2 儀器及設備

設備：721 型可見分光光度計；移液管：1.00 mL，10.00 mL（A 級）；容量瓶：100.0 mL（A 級）；量筒：250 mL（A 級）

1.3 實驗方法

1.3.1 操作步驟

取水樣250.0 mL 置于500 mL 全玻璃蒸餾瓶中，以甲基橙為指示劑用硫酸溶液（1+9）調pH 至4.0 以下，加入5 mL 硫酸銅溶液及數粒玻璃珠，加熱蒸餾，直接收集250 mL 餾出液為止，將餾出液全部轉入500 mL 分液漏斗中。

另取酚標準使用液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL 和10.00 mL，分別置于預先盛有100 mL 純水的500 mL 分液漏斗內，最后補加純水至250 mL，向各分液漏斗內加入2 mL氨水-氯化銨緩沖溶液（pH=9.8），再各加入1.50 mL 4-氨基安替吡啉溶液和1.50 mL 鐵氰化鉀溶液，靜止10 min。加入10.0 mL 三氯甲烷，振搖2 min，靜置分層。在分液漏斗頸部塞入濾紙卷將三氯甲烷萃取溶液緩緩放入干燥比色管中，用可見分光光度計于460 nm 波長測定吸光度，繪制標準曲線[2]。

1.3.2 數學模型的建立

式中：m為試樣吸光度在標準曲線上所對應的酚含量，μg；250 為所取試樣體積，mL。

2 不確定度的來源

根據數學模型分析，揮發性酚測定實驗的不確定度主要分為A 類不確定度和B 類不確定度。

2.1 A 類不確定度

重復實驗引入的不確定度Urel(x)的測定。測定樣品為加標飲用水盲樣，4 次平行實驗數據如表1 所示，重復測定所得的質量平均值為1.490 μg，則重復測定的標準偏差為：

表1 樣品平行測定結果

樣品測量4 次的標準不確定度為：

所以樣品重復測定引入的相對標準不確定度為：

2.2 B 類不確定度

2.2.1 量取試樣引入的不確定度U(V)

量取水樣用250 mL 量筒（A 級），最大允許差為±2.0 mL，根據平均分布，由量筒引入的不確定度為

2.2.2 酚標準溶液的不確定度（Urel（標））

（1）購買標準溶液引入的不確定度（Urel（標）1）。揮發酚標準溶液由中國計量科學研究院提供，編號為GBW（E）080241，批次編號為：21063，標準溶液濃度為1 000 mg/L，由標準物質證書可知，標準溶液的相對擴展不確定度為2%，（k=2），則由購買標準溶液引入的相對標準不確定度為：

（2）標準溶液稀釋產生的不確定度Urel（標）2。標準溶液稀釋方法為吸取1.00 mL 濃度為1 000 mg/L 的酚標準儲備溶液于100 mL 容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，混勻，即為10 mg/L 的酚標準中間液；吸取10.00 mL 濃度為10 mg/L 的酚標準儲備溶液于100 mL 容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，混勻，即為1 mg/L 的酚標準使用液。

由標準溶液稀釋引入不確定度的玻璃儀器有1.00 mL 和10.00 mL 的移液管Urel(移)1、Urel(移)10以及100 mL 的容量瓶Urel(容)。

1.00mL 單標線移液管（A 級），最大允許差為±0.007 mL[3]，根據平均分布，由1.00 mL 移液管引入的不確定度為

10.00mL 單標移液管（A 級），允許差為±0.020 mL[3]，根據平均分布，由10.00 mL 單標線移液管引入的不確定度為

所以由1.00 mL 移液管引入的相對標準不確定度為：

100.0 mL 單標線容量瓶（A 級），最大允許差為±0.1 mL[3]，根據平均分布，由100.0 mL 容量瓶引入的不確定度為

綜上，稀釋標準溶液引入的相對標準不確定度為：

則由標準溶液引入的相對標準不確定度為：

2.2.3 繪制標準曲線引入的不確定度

表2 中的數據用最小二乘法對曲線進行擬合，得到的回歸方程為A=0.0198m，r=0.999 標準曲線的標準差為[4]：

表2 標準曲線測定值

式中：yi表示標準溶液加入的量，μg；mi表示由回歸方程計算出的酚含量，μg；n為標準曲線總點數，16。

將各個數值代入公式，得到標準曲線標準差為0.084；由標準曲線擬合引入的不確定度的計算公式如下：

式中：b表示回歸方程的斜率；mi表示由回歸方程計算出的酚含量，μg；C0表示樣品平均酚含量，μg；Ci表示每個樣品中的酚含量，μg；C表示標準溶液平均酚含量，μg。

根據表1 中樣品檢測結果，代入數值，計算結果為0.036 48；根據樣品平均酚含量1.490 μg，可計算出由標準曲線引入的相對標準不確定度為：

2.2.4 檢測儀器分光光度計引入的不確定度

本實驗所用儀器為上海佑科儀器儀表有限公司生產的721 型可見分光光度計，由儀器檢定證書可知，波長不確定度為U1=0.1～0.3 nm，k=2；透射比不確定度：U2=0.2%～0.5%，k=2。按最大不確定度：

則由儀器引入的相對標準不確定度為：

3 擴展不確定度的計算

3.1 合成相對不確定度

水中揮發酚測定的合成相對不確定度為：

3.2 合成標準不確定度

水中揮發酚測定的合成標準不確定度為：

3.3 擴展不確定度

取擴展因子K=2（置信概率為95%），則水中揮發酚測定的擴展不確定度為：

4 結論

通過對水中揮發酚測定的不確定度評定，得到的擴展不確定度為0.000 326 mg/L。通過對各因素引入的不確定度計 算可知，影響水中揮發酚檢測結果的主要因素有平行試驗結果（0.009 69）、標準溶液購買和稀釋（0.004 21）、樣品量取（0.005 33）、標準曲線擬合（0.024 5）、儀器分光光度計（0.002 58）等，其中由標準曲線擬合引入的不確定度是最大的，由于標準曲線各個點的數據測量過程包括了整個實驗過程，所以影響環節比較多，所以需要檢驗員在每個環節都規范嚴謹，另外可以通過增加標準曲線點數來提高曲線擬合的準確度，減少實驗的不確定度[5]。