运用氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度分析

金　宁

运用氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度分析

金宁

【摘要】目的 本文借助原子荧光法对砷测定结果的不确定度进行研究，并探讨影响不确定度的相关因素。方法 选取光度计等仪器作为测定工具，并结合不确定度的相关理论，从溶液配制中所造成的不确定度、取样中所造成的不确定度、测量中所造成的不确定度以及标准曲线所造成的不确定度入手，依次对这些不确定度进行计算。结果 溶液配制中所造成不确定度数值为0．008 33 μg/L，取样中所造成不确定度数值为0．001 2 μg/L，测量中所造成不确定度数值为0．003 78 μg/L，而标准曲线所造成不确定度数值为0．066 6 μg/L。结论 标准曲线以及溶液配制是造成不确定度的关键因素，只要确保溶液配制以及工作曲线达到测定标准，可降低砷含量测定结果的不确定度。

【关键词】不确定度；砷含量；原子荧光法；饮用水测定

Objective To study the uncertainty of arsenic determination by atomic fluorescence spectrometry． Methods Selected photometer such instruments as a measurement tool，and combined with the related theory of uncertainty，caused by the uncertainty from the solution preparation， sampling，caused by the uncertainty in measurement of the uncertainty and caused by the uncertainty of the standard curve，in order to calculated these uncertainty calculations． Results The uncertainty of solution preparation was 0．008 33μg/L，and the uncertainty of the sample was 0．001 2 μg/L． Theuncertainty of the measurement was 0．003 78 μg/L，and the value of the standard curve was 0．066 6 μg/L． Conclusion The standard curve and solution preparation is the key factor to cause the uncertainty，as long as the solution preparation and working curve to meet the standard， can reduce the uncertainty of the results．

【Key words】Uncertainty，Arsenic content，Atomic fluorescence spectrometry

随着工业以及农业发展，砷化合物的应用领域不断扩展，包括农药制造业、玻璃制造业以及涂料制造业等［1］。但现阶段对于砷化合物的使用，许多企业将使用完的砷化合物直接倒入水源中，导致水源砷含量不断增加，进而影响饮用水的安全。目前，已有技术人员借助原子荧光法对水中砷含量进行测定［2］。本文对原子荧光法可能产生的不确定度进行分析，并探讨影响不确定度的相关因素，旨在为饮用水测定工作提供参考。

1　资料和方法

1.1 实验仪器以及实验试剂

本次试验将型号为AFS-830的光度计、容量瓶、无刻度管、石英管以及光谱灯等设备作为实验仪器，并将砷标准溶液、去离子水、氩气以及酸液作为实验试剂。其中，砷标准溶液的相对不确定度是0.8%，标准值是100 μg/ml。

1.2 试验原理

首先，将适量三价砷以及适量硼氢化钠倒入酸性溶液中，经过反应生成大量砷化氢，并依靠氩气将大量砷化氢冲进石英管中。其次，对石英管进行加热，让砷化氢受热并分解成大量原子态砷，并借助阴极灯对原子态砷进行照射，使基态砷原子受到激发并形成高能态砷原子。再对高能态砷原子进行去活化处理，使高能态砷原子重新转化为基态砷原子，并观察反应中发射的荧光。最后，借助光度计对原子荧光具备的强度进行检测，并利用合理浓度范围内砷含量以及荧光强度之间呈正比的定律进行计算，以此得出砷的含量［3］。

1.3 数学模型

（1）确定回归方程。通常来讲，可将回归方程设定为y=bx+a。其中，式中y代表的是荧光强度值，式中a代表的是截距，式中b代表的是斜率，式中x代表的是样品浓度。（2）确定数学模型。通常来讲，可将数学模型设定为X=（y-a）/b［4］。

1.4 分析不确定度的影响因素

不确定度主要与四类因素有关：（1）溶液配制中所造成的不确定度，并用μ1来表示。（2）取样中所造成的不确定度，并用μ2来表示。（3）测量中所造成的不确定度，并用μ3来表示。（4）标准曲线所造成的不确定度，并用μ4来表示。

2　对不确定度进行计算

2.1 对μ1进行计算

影响μ1的因素主要是量器体积造成的不确定度（μ储备）以及储备液造成的不确定度（μ使用）［5］。就μ储备来讲，根据国家计量研究数据可知，编号为10 032的砷溶液质量溶度是100 μg/ml，其扩展不确定度为0.8%［6］。对此，砷溶液的μ储备为0.008 μg/L。将储备液进行10倍稀释，以此配制成0.1 μg/ml的使用液。在稀释过程中，主要使用容量瓶以及无刻度管。由此可见，玻璃量具是影响不确定度的关键因素。将数据代入C使用=C储备× （V10 ml/100 ml）=0.1μg/ml。移液管的量度为10 ml，而无刻度移液管的误差△为±0.02 ml，依照均匀分布法进行计算，其不确定度为0.001 2 μg/L。由于容量瓶的误差△为±0.1 ml，依照均匀分布法进行计算，其不确定度为0.000 58 μg/L。将三项不确定度数值进行合并，可确定μ1值为0.008 33 μg/L。

2.2 对μ2进行计算

本实验选取10 ml无刻度管对水样进行吸取，并且该试管所允许的误差Δ为±0.02 ml。通过均匀分布法进行计算，可得出下列公式：。

2.3 对μ3进行计算

从不确定度来看，μ3是一种A类不确定度。对此，可借助贝塞尔公式将砷溶液样品进行6次测定［7］。结果显示，第1次测定的A1值为3.987 μg/L，第2次测定的A2值为3.977 μg/L，第3次测定的A3值为3.958 μg/L，第4次测定的A4值为3.926 μg/L，第5次测定的A5值为3.912 μg/L，第6次测定的A6值为3.962 μg/L，均值为3.956 μg/L，并将这些数据代入公式。可得标准偏差S为0.036 6。再将标准偏差S代入公式，可得标准不确定度μ为0.014 9 μg/L。最后将数据代入μ3=μ/，可得μ3为0.003 78 μg/L。

2.4 对μ4进行计算

本文对浓度不同的五种砷溶液依此测定2次，以此获取荧光值，并用If来表示。再借助最小二乘法来分析，依此确定最终的回归方程以及系数r2，并用y=bx+a来表示。

本试验对砷溶液进行6次测定，并得出每次测定的结果。其中，第1次测定的荧光值为91.0，第2次测定的荧光值为88.6，第3次测定的荧光值为90.2，第4次测定的荧光值为91.2，第5次测定的荧光值为89.4，第6次测定的荧光值为89.8，并且平均质量浓度为0.449。

其中n代表测定次数，p代表质量浓度的测定次数，将数据代入以上公式，可得μ4为0.066 6 μg/L。

3　讨论

砷属于常见的金属元素，并有着两性元素特有的性质。一般来说，砷的非金属性强于金属性［8］。由于砷化合物会给饮用水造成污染，应时刻对饮用水的砷含量进行监测。本文借助原子荧光法对砷测定结果的不确定度进行研究，并从四种影响砷测定结果不确定度的因素入手，并依次计算各种因素造成不确定度的数值。从结果反映，溶液配制中所造成不确定度的数值为0.008 33 μg/L，取样中所造成不确定度数值为0.001 2 μg/L， 测量中所造成不确定度数值为0.003 78 μg/L，而标准曲线所造成不确定度数值为0.066 6 μg/L。由此可见，工作曲线以及溶液配制是造成不确定度的关键因素。要想使不确定度变小，就应保证溶液配制以及工作曲线符合测定要求。对此，应选取精密度相对较高的玻璃器具作为移液管，并增强实验工作者的操作水平，再制定合理的工作曲线，以此降低工作曲线以及溶液的不确定度。

参考文献

［1］ 李力军，李鹏，姜延国，等． 氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷含量的不确定度评估［J］． 中国卫生检验杂志，2011，21（6）：1382-1384．

［2］ 张杉，王玮． 氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷含量的不确定度评定［J］． 环境卫生学杂志，2012，2（4）：182-186．

［3］ 樊正，操思凡． 氢化物发生-原子荧光法在卫生检验中的应用［J］．中国卫生检验杂志，2012，22（9）：2258-2261．

［4］ 陆逊，陈祝军． 氢化物原子荧光法测定生活饮用水中砷的不确定度分析［J］．河南预防医学杂志，2012，23（5）：373-375．

［5］ 谢恩平． 原子荧光法测定地下水中砷、硒不确定度传递模型研究［D］． 吉林：吉林大学，2014：14．

［6］ 于维森，宋旭岩，郭英兰． 氢化物原子荧光法测定饮用水中砷的不确定度评定［J］． 中国卫生检验杂志，2010，20（11）：3021-3022．

［7］ 朱文进，王辉． 氢化物原子荧光法测定乳粉中砷含量的不确定度评定［J］．浙江预防医学，2014，26（10）：1076-1077．

［8］ 王玉兰． 原子荧光光谱法检测土壤样品中砷、汞形态的研究［D］．吉林：吉林大学，2012：6．

Determination of Arsenic in Drinking Water by Hydride Atomic Fluorescence Spectrometry

JIN Ning China Center for Disease Control and Prevention of Environmental and Health Products，Beijing 100050，China

【Abstract】

【中图分类号】X832

【文献标识码】A

【文章编号】1674-9316（2015）32-0006-03

doi：10．3969/j．issn．1674-9316．2015．32．005

作者单位：100050北京，中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所