重量法测定生活饮用水中溶解性总固体的不确定度评定

杨晓磊

摘 要：本文阐述溶解性总固体的定义及分类，根据方法对溶解性总固体测量过程进行分析，梳理出实验过程中的影响因素，包括样品稀释、水样移取以及称量三部分，并分别对每一部分的不确定度进行分析，从而对整个实验过程中的不确定度进行评定。

关键词：溶解性总固体;重量法;不确定度

溶解性总固体指水中溶解组分的总量，它表明1升水中溶有多少毫克的溶解性固体，包括不易挥发的可溶性盐类、有机物及能通过过滤器的不溶性微粒等。可分为无机物和有机物两部分的含量，可用电导率值大概了解溶液中的盐分，一般情况下，电导率越高，盐分越高，溶解性总固体越高，但对于有机类化合物来说，其电离能力弱，这部分溶解性总固体无法用电导率来衡量，因此重量法能较准确地测定水中溶解性总固体的含量[1]。

1 原理

水样经过滤后，在一定温度下烘干，所得的固体残渣称为溶解性总固体。烘干温度一般采用（105±3）℃，当水样的溶解性总固体中含有多量氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硝酸镁时，由于这些化合物具有强烈的吸湿性使称量不能恒定质量，在该温度下不能彻底去除高矿化水样中盐类所含的结晶水，可在水样中加入适量碳酸钠溶液而得到改进。

2 适用范围

适用于生活饮用水、水源水及地下水中溶解性总固体重量法测定结果的不确定度评定。

3 分析步骤

（1）将蒸发皿洗净，放在（105

±3）℃烘箱内30 min。取出，于干燥器内冷却30 min。

（2）在分析天平上称量，再次烘烤、称量，直至恒定质量。

（3）将水样上清液用过滤器过滤。用无分度吸管吸取过滤水样100 mL于蒸发皿中，如水样的溶解性总固体过少时可增加水样体积。

（4）将蒸发皿至于水浴上蒸干。将蒸发皿移入（105±3）℃烘箱内，1 h后取出，干燥器内冷却30 min，称量。

（5）将称过质量的蒸发皿再放入（105±3）℃烘箱内30 min，干燥器内冷却30 min，称量，直至恒定质量。

4 数学模型

5 不确定度分量描述

5.1 稀释过程带来的不确定度

（1）标准品移取过程带来的不确定度。

（2）标准品定容过程带来的不确定度。

5.2 样品移取带来的不确定度

样品移取过程由移液管体积校准、重复性、温度校正和人员读数四个分量组成。

5.3 质量称量过程的不确定度

质量称量过程由天平校准和天平重复性这两个分量组成。

6 因果图分析

将影响实验的不确定度因素主要分为：稀释、移取和质量称量三方面，并绘制成图，如图1所示。

7 不确定度计算

7.1 稀释

用5 mL移液管吸取溶液，用纯水稀释并定容至500 mL。

7.1.1 移取标准品

（1）移液管体积校准：

U1（V移）=a/k=0.015/1.732=0.008 7 mL

（2）重复性：

U2（V移）=S（x）=0.009 1 mL

（3）温度：ΔV=V×水的膨胀系数×ΔT=0.002 1 mL

U3（V移）=a/k=0.002 1/1.732

=0.001 2 mL

（4）人员读数：

U4（V移）=0.01×5/2.4495=0.020 4 mL

U（V移） =0.024 0 mL

7.1.2 定容

（1）容量瓶体积校准：

U1（V容）=a/k=0.25/1.732=0.144 3 mL

（2）重复性：

U2（V容）=S（x）=0.03 mL

（3）温度：

ΔV=V×水的膨胀系数×ΔT=0.21 mL

U3（V容）=a/k=0.21/1.732=0.121 2 mL

（4）人员读数：

U4（V容） =0.01×500/2.4495=2.041 2 mL

U（V容） =2.050 1 mL

7.1.3 稀释相对不确定度

（1）移液管相对不确定度=

U（V移）/ V移=0.024 0/5=0.004 8

（2）容量瓶相对不确定度=

U（V容）/V容=2.050 1/500=0.004 1

（3）稀释的相对不确定度=0.006 3

7.2 移取

用100 mL移液管移取稀释后样品。

（1）移液管体积校准：

U1（V移）=a/k=0.08/1.732

=0.046 2 mL

（2）重复性：

U2（V移）=S（x）=0.177 3 mL

（3）温度：

ΔV=V×水的膨胀系数×ΔT

=0.042 mL

U3（V移）=a/k=0.042/1.732

=0.024 2 mL

（4）人员读数：

U4（V移） =0.01×100/2.4495

=0.408 2 mL

U（V移）=0.448 1 mL

移取样品的相对不确定度

= U（V移）/ V移

=0.448 1/100=0.004 5

7.3 质量称量

7.3.1 天平校准

天平置信区间±0.1 mg

U1（m）=a/k=0.000 1/1.732

=0.000 058 g

7.3.2 天平重复性

U2（m）=S（x）=0.021 5 g

U（m）=0.021 5 g

质量稱量相对不确定度= U（m）/m

=0.000 1

7.4 合成不确定度

Urel（C）=0.007 7

样品：

U（C）=Urel（C）×C

=0.007 7×20.2=0.155 5 mg/L

7.5 扩展不确定度（k=2）

样品：

U=k×U（C）=2×0.155 5

=0.311 0 mg/L

8 报出值

样品中溶解性总固体为（20.0±0.3）mg/L。

参考文献

[1]魏滨，于维森，殷茂荣，等.生活饮用水标准检验方法不确定度评定[M].北京：人民卫生出版社，2015.