原子吸收光谱法测定城市污泥中铜的不确定度评定

回永铭(大庆市环境保护科学研究所 黑龙江 大庆 163316)

原子吸收光谱法测定城市污泥中铜的不确定度评定

回永铭(大庆市环境保护科学研究所 黑龙江 大庆 163316)

分析了原子吸收法测定污泥中铜含量测试全过程中不确定度的来源，根据JJF1059.1-2012，建立了不确定度数学模型；并对各不确定度分量进行评定及合成；计算得出合成不确定度和扩展不确定度。其中由消化样浓度引起的相对合成不确定度为0.0187；最大的不确定度分量是样品重复测定的随机因素引入的不确定度分量0.0111，其次是仪器分析引入不确定度分量0.01。本次测定结果为187.2±7.48mg/kg；k=2(包含概率约为95％)

不确定度；评定；污泥；铜；原子吸收光谱法

1 引言

我国是农业大国，城市污泥堆肥后土地利用是污泥资源化处置的趋势。但农用污泥安全性问题之一是污泥中重金属含量，其含量水平直接限制堆肥后污泥能否农用以及施用量及施用周期。随着人们安全环保意识水平的提高，对农用污泥中重金属含量的限值要求会越来越严格。根据2016版《检验检测机构资质认定评审准则》要求，检验检测机构应根据需要建立和保持应用评定测量不确定度的程序。对污泥中重金属含量测量的不确定度评定，可以更加科学的反映污泥中重金属含量水平。

2 试验设备与方法

2.1 仪器与试剂

AA6800原子吸收分光光度计(日本岛津)，铜空心阴极灯，铜空心阴极灯测定波长324.8nm，光谱通带0.4nm，乙炔流量2.0L/min，空气流量10.5L/min；FA1604型电子天平。

试剂：高纯硝酸、高纯盐酸、优级纯过氧化氢。

实验室环境温度22±2℃，实验室温度的波动引起玻璃量器体积的差别忽略不计。

2.2 标准系列的制备

铜标准溶液：(500μg/ml)有证标准物质(环保部标准样品研究所)。

铜标准使用液(10.0μg/ml)：取铜标准溶液10.00ml于500ml容量瓶中，用0.2％硝酸定容至刻度线混均。取八支25ml容量瓶，用5ml刻度吸管分别加入0、0.50、1.25、2.50、5.00、7.50、10.00ml铜标准使用液加入0.2％硝酸定容，混匀。7个标准系列的浓度分别为0.0、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00μg/ml。

2.3 测量方法

《农用污泥监测分析方法》CJ/T221-2005城市污泥 铜及其化合物的测定 常压消解后原子吸收分光光度法：精称0.500g经处理的干燥的污泥样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸15ml，过氧化氢24ml常压消解，将消化好后样液全量转入25ml容量瓶中，定容至刻度线。污泥样五次重复测定值见表2。

2.4 结果评定

C—样品溶液的浓度mg/L；C0—空白样品的浓度mg/L；m—称取试样质量，0.20g；w—试样含水率8.3％；V—样品消化定容体积50ml。

2.5 相对不确定度合成式

3 不确定度的评定

由相对不确定度合成式可见：本法测量不确定度主要来源为样品消化样浓度、消化液定容体积、用万分之一电子天平称取样品质量和用粗天平称取样品含水率的四个部分组成。影响消化样浓度的测量的因素为标准曲线拟合、标准溶液、光谱仪计量、样品重复测定这四项不确定度分量。现分述如下：

3.1 标准溶液配制引入的不确定度：

3.1.1 总铜标准溶液浓度的不确定度证书提供为1％，按矩形分布，相对不确定度为urel(Cs)。

3.1.2 标准使用液配制引入的不确定度

1)10ml单标线移液管不确定度

制造商提供10ml单标线移液管容量允差±0.02ml，按均匀分布，标准不确定度；相对标准不确定度

2)500ml容量瓶引入的不确定度

制造商提供500ml容量瓶的容量允差±0.25ml，按均匀分布，标准不确定度为相对标准不确定度

3.1.3 标准曲线系列配制量器引入不确定度

制造商提供10ml刻度管容量允差为±0.05ml，按均匀分布，标准不确定度。共移取标准系列六次，总体积为

表1 标准溶液系列测定值与计算值

3.2 标准曲线拟合引入的不确定度

拟合的回归方程式：y=0.1173x+0.0009

根据贝塞尔公式计算标准曲线的剩余标准

式中：n—标准系列的点数，n=7；P—测量样品次数，P=5—标准系列铜浓度的平均值，=1.529 mg/L；xi—标准系列各点铜浓度；—测试消化样品减去空白后浓度平均值，=0.687mg/L。

标准曲线拟合引入的相对标准不确定度：

3.3 仪器分析引入的相对不确定度

仪器检定证书提95％对标准偏差为2％，其值服从正态分布，按k=2(包含概率约为95％)。

计算其相对不确定度为：

3.4 样品重复测定产生的不确定度

表2 样品平行分析测定值

重复五次测定城市污泥样品中铜平均含量为0.687μg/ml，标准偏差：0.017μg/ml。

3.5 精称样品质量天平引入的不确定度

要求样品称重0.200g。实验室用万分之一电子天平，称量的不确定度主要有二个来源：第一，称量的变动性标准偏差为0.1mg，按均匀分布；第二，天平校正产生的不确定度，检定证书给出的最大允许差为0.5mg，按均匀分布换算的标准偏差为

3.6 含水率测量粗天平引入的不确定度

用粗天平，称量污泥20.1g，置于105℃电热烘干箱烘干至恒重，天平检定证书给出的最大允许差为0.2g，按均匀分布换算的标准偏差，示值误差，烘干后样品重量为18.4g，平均质量

3.7 消化污泥样品定容体积引入的不确定度

4 不确定定度的合成

根据上述分析及计算结果，列出不确定度分量表，见表3。

由消化样浓度引起的相对合成不确定度：

样品的合成相对标准不确定度：

5 扩展不确定度

当包含概率约为95％，扩展因子k=2，则扩展不确定度为：U=k×u(w)=2×3.74=7.48mg/kg。

6 小结

常压消解后原子吸收光谱法测定污泥样品中铜及其化合物，忽略了玻璃量器的估读误差标准差统计值，因为它已包含在样品重复测定不确定度评定中。本次合成相对不确定度为0.02，其中由消化样浓度引起的相对合成不确定度为0.0187；最大的不确定度分量是样品重复测定的随机因素引入的不确定度分量0.0111，其次是仪器分析引入不确定度分量0.01。本次测定结果为187.2±7.48mg/kg；k=2包含概率约为95％。

〔1〕国家认监委《.检验检测机构资质认定评审准则》〔S〕.北京：2016.

〔2〕中华人共合国建设部《城市污水处理厂污泥检验方法》CJ/T221-2005〔S〕；46-48.

〔3〕国家质量技术监督局.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示〔S〕.北京：2012.

〔4〕李钟玮，王君.火焰原子吸收光谱法测定城市污泥镍的不确定度评定 〔J〕.光谱实验室，2012，29 (6)：3766-3770.

Evaluation of Uncertainty in Determination of Copper in Municipal Sludge by Atomic Absorption Spectrometry

HuiYongming(Environmental Protection Institute of DaQing City DaQing HeiLongjiang 163316)

This paper analyses the sources of uncertainty in determining copper in sludge by atomic absorption method，establishes mathematical model of uncertainty according to JJF1059.1-2012，evaluates and synthetises the uncertainty components and calculates combined uncertainty and expanded uncertainty.The relative combined uncertainty caused by digestion sample concentration is 0.0187.The biggest uncertainty is random factor uncertainty component introduced by sample repeated determination (0.0111)，followed by uncertainty component introduced by instrument analysis(0.01) .The determination result is 187.2+7.48mg/kg； k=2(containing probability about 95％)

Uncertainty Evaluation Sludge Copper Atomic Absorption Spectrometry

X824

A

1674-263X(2016)04-0038-03

2016-12-20

回永铭(1984-)，男，研究生，工程师，主要从事环境科学实验及数据综合分析工作。