分光光度法测定水中亚硝酸盐含量的不确定度评定

孟繁磊，牛红红，蔡红梅，蔡玉红，樊慧梅，杨建，魏春雁（吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，农业部农产品质量安全风险评估实验室（长春），吉林长春130033）

分光光度法测定水中亚硝酸盐含量的不确定度评定

孟繁磊，牛红红，蔡红梅，蔡玉红，樊慧梅，杨建，魏春雁*
（吉林省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，农业部农产品质量安全风险评估实验室（长春），吉林长春130033）

摘要：评定分光光度法测定水中亚硝酸盐含量的不确定度。采用紫外分光光度法测定水中亚硝酸盐的含量，运用测量不确定度的基本方法和程序，分析影响结果不确定度的各种因素，建立数学模型，合成计算亚硝酸盐含量的不确定度。通过分析计算标准溶液的纯度、标准储备液配置、标准溶液稀释过程、曲线拟合过程、待测样品稀释、样品测定重复性等带来的不确定度分量，最后合成水中亚硝酸盐的含量的不确定度为0.485mg/L，测量扩展不确定度：0.017mg/L（K=2）。

关键词：分光光度法；亚硝酸盐；不确定度评定

不确定度是与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量量值的分散性［1］，它是被测量客观值在某一量值范围内的一个评定，测量结果的表述必须同时包含被测量值及与该值相关的测量不确定度，才是完整并有意义的［2-3］。目前，国际间检验数据的比对普遍要求提供包含置信水平的测定结果不确定度。我国颁布实施了《测量不确定度评定和表示》［4］，于2005年颁布实施的《检测和校准实验室能力的通用要求》（ISO/ IEC17025-2005）［5］中也要求检验和校准实验室应具有并应用评定测量不确定度的程序。中国实验室国家认可委员会要求其认可的实验室逐步开展测量不确定度的评定和应用。本文以《GB/T 5750.5-2006生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》［6］中亚硝酸盐氮的检测方法-重氮偶合分光光度法为例，对水中亚硝酸盐含量测定的不确定度进行分析，找出不确定度中影响最大的因素，采取相应的方法减少干扰因素带来的影响。

1　材料与方法

1.1仪器

紫外可见分光光度计Specord S600：德国JENA公司。

1.2试剂

亚硝酸钠：北京化工有限公司；氨基苯磺酰胺：国药集团化学试剂有限公司；盐酸N-（1萘）-乙二胺：国药集团化学试剂有限公司。

1.3方法

1.3.1标准溶液配制

称取0.246 3 g已干燥的亚硝酸钠，加水定容至1 000 mL，得亚硝酸钠的标准储备液。用10 mL移液管移取10 mL于500 mL容量瓶中，定容，在从中移取10 mL，用纯水于容量瓶中定容至100 mL，得亚硝酸盐标准使用液。向50 mL具塞比色管中分别加入亚硝酸盐标准使用液0、0.50、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50 mL，用纯水稀释至50 mL。

1.3.2标准曲线

向8只具塞比色管分别加入1 mL对氨基苯磺酰胺（10 g/L）溶液，摇匀后放置5 min。加入1 mL盐酸N-（1萘）-乙二胺（1 g/L）溶液，立即混匀。于540 nm波长，用1 cm比色皿，以纯水作参比，测定吸光度。以浓度和吸光度值进行曲线拟合，得到线性回归方程y= 0.003 6x-0.001 6，线性范围：0～25 μg/L。

1.3.3样品制备

用2 mL移液管移取水样2 mL于100 mL容量瓶加水定容。取50.0 mL置于比色管中，向水样中分别加入1 mL对氨基苯磺酰胺（10 g/L）溶液，摇匀后放置5 min。加入1 mL盐酸N-（1萘）-乙二胺（1 g/L）溶液，立即混匀。于540 nm波长，用1 cm比色皿，以纯水作参比，测定吸光度。从标准曲线上查出水样中亚硝酸盐氮的含量，最后换算成以亚硝酸钠表示的亚硝酸盐的含量。

2　不确定度的评定

定量数学模型：X = c×D。

式中：X为水样中亚硝酸盐氮的含量，mg/L；c为由标准曲线求得水样中亚硝酸盐氮的浓度，mg/L；D为试样稀释倍数。

2.1标准溶液的纯度带来的不确定度u（P）

亚硝酸钠的纯度为（99.5±0.5）%，则由此带来的不确定度为：u（P）== 0.002 89，相对不确定度：urel（P）== 0.002 9。

2.2标准储备液带来的不确定度u（c）

2.2.1称量带来的不确定度

称量不确定度来自两个方面：

1）称量变动性：在50 g以内，变动性标准偏差为0.05 mg，则u1（m）=0.05 mg。

2）天平校准产生的不确定度，按检定证书给定为±0.15 mg，则天平校准产生的不确定度为：u2（m）== 0.086 6 mg。

称量带来的相对不确定度为urel（m）== 0.000 41。

2.2.21000 mL容量瓶带来的不确定度u（V）

1）《常用玻璃量器检定规程》［7］规定，1 000 mL容量瓶（A级）的容量允差为±0.4 mL，则容量瓶体积带来的不确定度u1（V1000）== 0.23 mL。

2）温度带来的不确定度分量

实验室温度差异在3℃左右，则V×液体膨胀系数×△T=1 000×2.1×10-4×3=0.63 mL

标准储备带来的不确定度：

2.3标准溶液稀释过程带来的不确定度u（f）

稀释过程中用到了10 mL移液管，500 mL容量瓶，100 mL容量瓶。所以：

1）10mL移液管带来的不确定度

①根据JJG196-2006《常用玻璃量器检定规程》规定，10 mL单标移液管，容量允差为±0.02 mL。因此产生的不确定度分量为：

移液管体积的不确定度uA（V10）==0.011 5 mL

②温度引起的不确定度：实验室温度差异在3℃左右，则V×液体膨胀系数×△T=10 mL×2.1×10-4×3= 0.063 mL。

相对不确定度=uB（V10）== 0.003 2mL

10 mL移液管相对不确定度

2）500mL容量瓶带来的相对不确定度

3）100mL容量瓶带来的不确定度

则标准溶液稀释过程带来的不确定度：

2.4曲线拟合过程带来的不确定度

方程表示为y = ax + b中：

a：曲线截距a =-0.001 6

b：曲线斜率b = 0.003 6

其中：b为斜率；SR为回归曲线的剩余标准差（残差的标准差）；P为待测样品的重复测定次数；n为回归曲线的点数；为待测样品浓度的平均值为回归曲线各点浓度的平均值0i为各标准浓度值。

其中：A0i为各标液的实际峰面积；a + bC0i为根据回归曲线计算出来的理论值。

根据回归曲线计算SR= 0.001 1

2.5待测样品稀释带来的不确定度u（D）

此稀释过程用到2 mL移液管和100 mL容量瓶。

1）2mL移液管带来的不确定度

2）100mL容量瓶带来的不确定度

所以，待测样品稀释带来的不确定度为：

2.6样品测定重复性带来的不确定度

3　结果报告

合成不确定度为：

标准不确定度：

u（X）= urel（X）×X = 0.017 8×0.485 = 0.008 54

测量结果0.485mg/L，测量扩展不确定度：0.017mg/L （K=2）；

报告结果：分光光度法测定水中亚硝酸盐含量为（0.485±0.017）mg/L。

4　讨论

相对不确定度分量如图1所示。

图1　相对不确定度分量Fig.1 Relatve uncertainty component

从图1中可以看出，分光光度法测定水中亚硝酸盐含量的不确定度分量中，标准曲线拟合引入的不确定度所占比例最大，在测定中要对此给予重视，要求选择相关性较好的标准曲线。

参考文献：

［1］中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京：中国计量出版社，2002：4

［2］张成悌.测量不确定度评定中的若干问题［J］.中国测试技术，2007，33（5）：24-28

［3］倪育才.实用测量不确定度评定［M］.2版.北京：中国计量出版社，2007

［4］国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示［S］.北京：中国标准出版社，2013

［5］中国实验室国家认可委员会.ISO/IEC 17025：2005检测和校准实验室认可准则［S］.中国实验室国家认可委员会，2005

［6］中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB/T 5750.5-2006生活饮用水标准检验方法无机非金属指标［S］.北京：中国标准出版社，2007

［7］国家质量监督检验检疫总局.JJG 196-2006常用玻璃量器检定规程［S］.北京：中国计量出版社，2006

Evaluation on Uncertainty Measurement of Measuring the Nitrite Content in Water by Spectrophotometer

MENG Fan-lei，NIU Hong-hong，CAI Hong-mei，CAI Yu-hong，FAN Hui-mei，YANG Jian，WEI Chun-yan*
（Institute of Agricultural Quality Standard and Testing Technology，Jilin Academy of Agricultural Sciences，Laboratory of Quality and Safety Risk Asessment for Agro-products（Changchun），Ministry of Agriculture，Changchun 130033，Jilin，China）

Abstract：Spectrophotometry was used to determine the uncertainty of nitrite contents in water. Ultraviolet spectrophotometry was adopted to determine the nitrite contents in water. Basic method and procedure measuring uncertainty were also used to analyze various factors influencing the results. Mathematical model was established to calculate the uncertainty of nitrite contents. By analyzing and calculating the uncertainty components generated by purity of standard solution，standard stock solution allocation，dilution process of standard solution，curve fitting process，dilution of unknown samples and sample measurement repeatability，it was found that the uncertainty of nitrite contents in water was 0.485 mg/L and the uncertainty in measurement reached 0.017 mg/L（K=2）.

Key words：spectrophotometry；nitrite；uncertainty evaluation

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.041

作者简介：孟繁磊（1984—），女（汉），助理研究员，硕士研究生，从事农产品质量安全研究工作。

*通信作者

收稿日期：2015-03-24