纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮不确定度的评估

纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮不确定度的评估摘要：通过对纳氏试剂分光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。得出工作曲线、测量重复性、溶液配制、仪器读数等因素对测定结果的影响。

关键词：氨氮测定不确定度评估

不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。随着社会各界对检测质量不断提出更高的要求。为了满足监测工作的要求，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[1]。本文以纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮为例，探讨不确定度评定方法。

1、目的

依据国家标准hj535-2009，用纳式试剂分光光度法[2]测定水中氨氮含量。分析测量过程中各个因素不确定度对测定结果的影响。

2、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。

2.1标准曲线绘制

2.1.1标准曲线使用液的配制

对环境保护部标准样品研究所生产的标准样品（氨氮标准溶液）进行稀释。用10ml移液管吸取10ml标准溶液置于500ml容量瓶中，用无氨水稀释至标线，摇匀，得0.010mg/ml的氨氮标准使用液。

2.1.2标准曲线绘制

向8个50ml比色管分别加入0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml氨氮标准使用液，其所对应的氨氮含量分别为0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0和100，加无氨水稀释至标线，制得标准系列溶液，向标准系列溶液加入1.0ml酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入1.0ml纳氏试剂，摇匀。放置10min后，在波长420nm下比色，由比色结果拟合计算出标准曲线。

2.2样品测定

清洁水样，直接取50.00ml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。

3、不确定度来源分析

3.1数学模型

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（μg）。

测定样品氨氮的量（μg）：m=x=（y-b）/a

样品氨氮的浓度（mg/l）：c=m/v=（y-b）/av

3.2不确定度因果图（图1）

3.3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。

4、不确定度的测试与评估[3]

4.1标准曲线产生的不确定度

4.1.1标准溶液配制中产生的不确定度

（1）标准使用溶液。配制氨氮标准使用液时，使用了1次10ml移液管和1次500ml容量瓶。

10ml移液管（a级）最大允许误差为±0.02ml，按均匀分布评定标准不确定度为：ml，相对标准不确定度为0.115%；500ml容量瓶（a级）最大允许误差为±0.25ml，按均匀分布评定标准不确定度为：ml，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为：

%

（2）标准系列溶液。10ml兰酸滴定管（a级）最大允许误差为±0.02ml，按均匀分布评定标准不确定度为：ml。

配制标准系列溶液时需7次使用10ml兰酸滴定管，共移取标准使用溶液31.50ml。

其合成标准不确定度为：

相对合成标准不确定度为：

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：（表1）

4.1.2重复性操作

统计用同一标准使用溶液在相同条件下以210plus仪器制备的5条标准曲线：y=ax+b

从表2可以看出：⑴斜率a虽然有变化，但有较稳定的变化规律，5条标准曲线斜率a的标准偏差为0.000111，相对标准不确定度为：（0.000111/0.00758）%=1.46%；⑵b值的标准偏差为0.000148，b对（y-b）产生的相对标准不确定度为：（0.000148/0.0021）%=7.05%。

4.2样品测试过程产生的不确定度（对盲码样品进行5次测定）

这里的不确定度可分为两个方面来计算：

（1）样品体积，直接取样50ml所用的50.00ml移液管校准；

（2）样品吸光度y对样品平行测定5次。

经校准50ml移液管（a级）最大允许误差为±0.02ml，按均匀分布评定标准不确定度为：ml，相对标准不确定度为0.023%。

由于所使用的仪器为plus210，无法使用均值曲线，所以使用其中的一条标准曲线获得线性方程：y=0.0077x-0.0025

同时对样品进行5次平行测定，其结果见表3：

平行5次测定的结果的标准偏差为0.004，即平行5次测定的结果的标准不确定度0.004，相对标准不确定度为0.237%。

样品分析相对合成不确定度为：%

4.3不确定度评定

4.3.1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）=%

氨氮合成标准不确定度u（c）=1.69×0.238%=0.004（mg/l）

4.3.2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=0.004×2=0.008<0.01mg/l

样品氨氮浓度c=c±u=1.69±0.01（mg/l）

5、讨论

综合考虑工作曲线、测量重复性、标准溶液配制、测量仪器读数等的影响（不考虑样品采集和预处理过程的不确定度），纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮的过程中应注意以下几点：⑴要想获得较小不确定度的测量，必须选择精度高的量器，各种规格移液管的精度很重要，并要求规范制备；⑵对样品也要尽可能多次平行测定，其重复操作要求较高；⑶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