纳氏试剂光度法测定氨氮的不确定度评估 文档.doc

纳氏试剂光度法测定水质氨氮不确定度的评估摘要：通过对纳氏试剂光度法测定水质氨氮过程的分析，对测定不确定度做出评估。得出影响测定结果的几种重要因素。关键词：氨氮测定、不确定度、评估Evaluation on Determination of Degree of Uncertainty of the Ammonia and Nitrogen of the Water Quality by Using Nesslers Reagent SpectrophotometryLin Rongbang Nanan Environmental Protection and Monitoring Station,Fujian 362300Abstract: This article makes an evaluation on determination of degree of uncertainty through analysis of the process of the ammonia and nitrogen test of the water quality by using Nesslers reagent Spectrophotometry and comes out with several key factors affecting the results of the determination.Key word: determination of ammonia and nitrogen; degree of uncertainty; evaluation 随着经济全球化的发展，国际交往增多，对检测质量提出更高的要求。一切检测结果都不可避免的具有不确定度，实现国与国之间的检测结果的互认，都要遵守国际组织发布的测量不确定度表示指南。另外，为满足客户和监测工作的要求，环境监测实验室对检测项目的不确定度必须能够做出正确的评估，以提高自身的监测水平。本文以纳氏试剂光度法测定水质氨氮为例，探讨不确定度评定方法。 1 氨氮测定方法要点纳氏试剂光度法测定水质氨氮可分为两部分：标准曲线绘制和样品测定。 1.1 标准曲线绘制1.1.1标准曲线配制称取3.819g经100.0干燥过的氯化铵（NH4Cl）溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至标线，摇匀，得铵标准贮备液，用5ml移液管吸取5.00ml置于500ml容量瓶，用无氨水稀释至标线，摇匀，得浓度为0.010mg/ml的铵标准使用液。1.1.2标准曲线绘制 向一系列50ml比色管分别加入0，0.50，1.00，2.00，3.00，5.00，7.00，10.00ml铵标准使用液，用无氨水稀释至标线，制得标准系列溶液，向标准系列溶液加入一定量酒石酸钾钠溶液，摇匀，加入纳氏试剂，摇匀，10min后比色，由比色结果拟合计算出标准曲线 。 1.2 样品测定 取10.00ml水样置于50ml比色管中，与标准系列溶液的测定步骤相同进行测试，比色结果代入标准曲线计算氨氮的含量m，再除以取样体积v，从而得样品浓度。2 不确定度来源分析2.1标准曲线绘制 y=ax+b式中：a，b为拟合常数，a为斜率，b为截距，y为吸光度，x为氨氮的量（g）。测定样品氨氮的量（g）m=x=（y-b）/a样品氨氮的浓度（mg/l）c=m/v=（y-b）/av 2.2不确定度来源分析从上式可以看出，影响样品中氨氮浓度测定主要两部分；一是来自标准曲线，a和b对浓度的直接影响；二是样品体积v和样品吸光度y。对测定结果产生不确定度因素可分为两个主要方面，一是硬件条件。主要包括基准试剂和量器的准确度；二是具体操作及操作的重现性。在相同的条件下，即使严格按照规程操作，获得的标准曲线都有可能不同，斜率a和截距都会有微小变化，因而影响样品的测定计算结果。其a不仅受到标准溶液的影响，还受到操作重复性的影响。样品体积除受到移液管自身的影响，还受到取样操作的影响，样品吸光度y，取决于样品的测试过程，该过程包括取样、定容、显色、比色等过程，这两方面可通过移液管的校准和样品的平行测定来计算引起的不确定度。3 不确定度的测试与评估3.1 标准曲线产生的不确定度3.1.1 标准溶液配制中产生的不确定度3.1.1.1 标准储备溶液 使用的氯化铵按供应商所提供的市售品纯度99.9%0.1%，按均匀分布转换成相对标准偏差为0.1%/ =0.058%；称量基准物质时使用数字式电子天平，按检定证书上最大允许误差为0.1mg，按均匀分布K取 ，换算成标准偏差为0.1mg/ =0.058mg，称量3819mg时的相对标准不确定度为0.0015%；1000ml容量瓶（A级）最大允许误差为0.40ml，按均匀分布评定标准不确定度为0.40ml/ =0.231ml，相对标准不确定度为0.023%。标准储备溶液相对合成标准不确定度= %=0.062%3.1.1.2标准使用液5ml移液管（A级）最大允许误差为0.015ml，按均匀分布评定标准不确定度为0.015ml/ =0.00866ml，相对标准不确定度为0.173%；500ml容量瓶（A级）最大允许误差为0.25ml，按均匀分布标准不确定度为0.25ml/ =0.144ml，相对标准不确定度为0.029%。标准使用溶液相对合成标准不确定度= %=0.186%3.1.1.3标准系列溶液1ml移液管（A级刻度）最大允许误差为0.008ml，按均匀分布评定标准不确定度为0.008ml/ =0.00462m；5ml移液管（A级刻度）最大允许误差为0.025ml，按均匀分布评定标准不确定度为0.025ml/ =0.0144ml；10ml移液管（A级刻度）最大允许误差为0.050ml，按均匀分布评定标准不确定度为0.050ml/ =0.0289ml。 配制标准系列溶液时需2次使用1ml移液管，3次使用5ml移液管，2次使用10ml移液管，共移取标准使用溶液28.50ml，其合成标准不确定度= =0.0483相对合成不确定度合成=0.0483/28.50=0.170% 与标准使用溶液的相对合成不确定度合成可得标准溶液相对合成不确定度为 %=0.252%以上汇表如下：项目描述数值标准不确定度相对（合成）标准不确定度U（x）/x（%）标准系列溶液标准使用溶液标准储备溶液纯度0.0580.0620.1860.252氯化铵（mg）3189.00.0580.0015容量并体积（ml）10000.2310.023移液管（ml）50.008660.173容量并体积（ml）5000.1440.029移液管（ml）10.004620.170移液管（ml）50.0144移液管（ml）100.0289所用体积（ml）28.50.0483 3.1.2重复性操作统计用同一标准储备溶液在相同条件制备的7条标准曲线：项目1234567均值标准偏差a0.003660.003640.003740.003830.003780.003700.003740.003730.0000663b0.0010.010.001-0.0020.0010.0010.001从上表可以看出：斜率a虽然有变化，但有较稳定的变化规律，7条标准曲线斜率a的标准偏差为0.0000663，相对标准不确定度为（0.0000663/0.00373）%=1.78%；b值都在0.000点附近，可设0.000点为b值的参照值，则所有曲线的b均小于等于0.002，按均匀分布K取 ，换算成标准偏差为0.002/ =0.00115，b对（y-b）产生的标准不确定度为0.00115相对标准不确定度为1.05%。 3.2 样品测试过程产生的不确定度 这里的不确定度可分为两个方面来计算：（1）样品体积，包括取样10ml所用的10.00ml移液管校准；（2）样品吸光度y对样品平行测定6次。3.2.1 经校准10ml移液管（A级）最大允许误差为0.020ml，按均匀分布评定标准不确定度=0.020ml/ =0.0115ml，相对标准不确定度为0.115%。3.2.2 绘制标准曲线获得线性方程y=0.00373x+0.000同时对样品进行6次平行测定，其结果见下表：项目123456均值标准偏差吸光度y值0.1100.1100.1060.1120.1140.1090.1100.00271测定浓度值2.952.952.843.003.062.922.95平行6次测定的吸光度y值的标准偏差为0.00271，即平行6次测定的吸光度y值标准不确定度0.00271，相对标准不确定度为2.46%。 3.3 不确定度评定3.3.1 合成标准不确定度的最终评定氨氮相对合成标准不确定度：U（c）/c= % =3.22%氨氮合成标准不确定度U（c）=2.95 3.22%=0.0950（mg/l）3.3.2扩展不确定度的评定取包含因子K=2（近似95%置信度概率）则扩展不确定度U=0.0950 2=0.1890.19mg/l样品氨氮浓度C=CU=2.950.19（mg/l）以上汇表如下：项目描述数值标准不确定度相对标准不确定度U（x）/x（%）斜率（y-b）标准溶液对斜率a0.252标准曲线的重复性制作斜率a0.003680.0001171.78b对（y-b）影响0.1100.001151.05 y，10ml取样移液管100.01150.115样品重复性测量0.1100.002712.46 4、讨论（1） 评估不确定度反映测量结果不能肯定的程度，不确定度愈小测量结果的精度愈高。从本文评估过程来看，要想获得较小不确定度的测量，必须选择精度高的量器，在标准溶液配制过程中，移取标准储备溶液用的5ml移液管的精度较为关键；标准系列溶液的配制，所使用的各种规格移液管的精度也很重要，并要求规范制备，特别是低浓度点，各浓度点重复测定6次以上，其平均相对标准偏差应7%，测量范围的净吸光值（减零浓度的吸光值）应控制在0.0030.7之间，标准曲线回归直线相关系数r应0.999；用各点平均吸光度进行拟合计算标准曲线，通常一批样品测定时，只制备一条标准曲线，这时要把这条标准曲线和上述拟合计算标准曲线比较，若相差太大，则须重新制备标准曲线；对样品也要尽可能多次平行测定，其重复操作要求也较高，这样才能获得满意结果。（2） 标准储备溶液的不确定度计算没有把称量的重复性和定容的重复性计入在内，这是因为重复性称量的标准偏差，根据长期实验纪录远小于0.058mg，因此相对于电