紫外分光光度法对水源水中石油类的不确定度评定

甘晓娟 熊 鹏 胡晓玲 姚思佳

（国家城市供水水质监测网重庆监测站，重庆 400013）

石油类是地表水环境质量中监测有机污染物的一个重要指标，主要成分包括烷烃、环烷烃和芳香烃，其中部分烃类具有极强的致癌性[1]。石油类对人类健康、地表生物及环境都会产生重要影响，当含量超过3mg/L时，会严重阻碍水体的自净过程，并使水质急剧恶化，最终会影响到人类的正常生活。本文以《水质石油类的测定紫外分光光度法》（ HJ 970—2018）[2]，对地表水中石油类的含量进行测定，对影响结果的各个不确定度分量进行研究分析，石油类标准溶液带来的不确定度占比最大，其次是样品前处理，因此，为减少不确定度来源，可尽量购买不确定度小的标准品，优化水样前处理萃取过程。最后计算出测定结果的扩展不确定度，为今后能更准确检测水源水中的石油类提供一定的参考。

1.实验过程

1.1 实验器材和试剂

紫外分光光度计TU-1950，北京普析通用，配2cm石英比色皿。

1000.00mg/L石油类标准物质；色谱纯正己烷。

1mL单标和刻度移液管，5mL单标和刻度移液管，25mL和50mL容量瓶，1000mL量筒。

1.2 标准曲线的绘制

移取1000.00mg/L石油类标准溶液5.00mL至50mL容量瓶中，以正己烷为溶剂定容，配制成浓度为100.00mg/L的石油类储备液。再取6个25mL的容量瓶，用1.00和5.00mL 的刻度移液管分别移取0.00、0.20、0.50、1.00、2.00和4.00mL的石油类储备液，以正己烷为溶剂稀释至标线，充分摇匀。在225nm波长下，以正己烷为参比溶液，使用2cm的石英比色皿，在紫外可见分光光度计上测定吸光值，绘制标准曲线。

1.3 样品的前处理

将经盐酸酸化的样品全部转移至1000mL

2022年第1期 分液漏斗中，加入25.00mL正己烷，充分振摇2min后，静置分层，并量取记录下层水样体积，将上层萃取液用无水硫酸钠脱水，再用硅酸镁吸附柱过滤，弃去前2mL滤液，移入2cm石英比色皿中，以正己烷作为参比溶液，在225nm波长处，测定吸光度值。

2.不确定度的评定方法

2.1 数学模型的建立

以标准系列中各组分的浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，以此建立数学模型[3]，建立校准曲线拟合的回归方程为：式（1）中：

A—溶液的吸光度；

x—工作曲线查得石油类浓度，mg/L；k—回归方程斜率；b—回归方程截距。

2.2 不确定度的来源

A类不确定度是以统计分析方法获得的不确定度，表示为uA；B类不确定度是以非统计分析方法获得的不确定度，表示为uB[4]。本分光光度法测定石油类的不确定度的来源主要有[5]：（1）石油类标准溶液。（2）工作曲线标准溶液的稀释。（3）曲线拟合过程。（4）检测仪器分光光度计。（5）水样样品前处理等。

3.不确定度的评定

3.1 标准溶液带来的不确定度

石油类标准溶液浓度为1000.00mg/L，其标准溶液证书中提供的扩展不确定度 (ñ)

U std

r 为3%（k=2）。

石油类标准溶液的不确定度为：

3.2 标准溶液稀释引入的不确定度uA

用5mL大肚吸管（误差为±0.015mL）移取石油类标准溶液5.00mL至50mL容量瓶中（误差为±0.05mL），用正己烷定容，配制成100.00mg/L储备液。再用1mL（误差为±0.008mL）和5mL（误差为±0.025mL）刻度吸管分别吸取0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00mL储备液至25mL（误差为±0.03mL）容量瓶中，用正己烷稀释至刻度，摇匀。分别配制成0.00、0.08、2.00、4.00、8.00、16.00mg/L的标准系列。各移液管和容量瓶引入的不确定度（B类评定）均以矩形分布计算，结果如下：

5mL大肚吸管的不确定度为：

曲线配制过程引入的相对标准不确定度表示为：

3.3 工作曲线拟合引入的不确定度

8.00、16.00mg/L的标准系列，平行测定三次，取测定结果的均值作浓度-响应值工作曲线，结果见表1。取一石油类内控待测样，平行测定三次，测定结果为10.20、10.20、10.30mg/L，均值为10.20mg/L，以此计算工作曲线拟合引入的不确定度。

表1 石油类工作曲线

分别配制浓度为0.00、0.08、2.00、4.00、

曲线拟合偏差：

曲线拟合的不确定度：

曲线拟合的相对不确定度为：

式中：P—测定待测样品次数；

n—测量标准溶液次数；

Ai—曲线各点的响应值；

X0i—曲线各点的浓度值；

k—工作曲线的斜率；

b—工作曲线的截距。

3.4 仪器引入的不确定度

水源水中石油类用紫外分光光度计测定，仪器偏差可用九次测量同一低浓度样品平均值的标准偏差s（ρ 仪器）表示为浓度均值，结果见表2，紫外分光光度计带来的标准不确定度（A类评定）的计算公式为：

表2 仪器测定石油类标准偏差

检测仪器的相对标准不确定度为：

3.5 样品前处理引入的不确定度

石油类的水样前处理萃取过程较复杂，一般用回收率对萃取过程引入的不确定度进行评定。取水源水样品500mL，加入100.00mg/L的石油类储备液2mL，用25mL正己烷萃取，测定吸光度，平行测定七次，计算加标回收率，结果如表3。加标回收率的相对标准不确定度可表示为[6]：

4.不确定度的合成及结果表示

水源水中石油类的测量结果的不确定度来源较多，除去玻璃膨胀系数和温度效应等因素，其相对影响太小，均可忽略不计。

由各分量得到的合成相对不确定度可表示为：

5.总结

本文将相对不确定度和各分量占比列入表3，由表可知，石油类标准溶液自身带来的不确定度分量占比为35.24%，标准溶液稀释引入的不确定度的分量占比为13.59%，工作曲线拟合引入的不确定度的分量占比为8.72%，紫外分光光度计引入的不确定度的分量占比为8.87%，样品的前处理引入的不确定度的分量占比为33.59%，石油类标准溶液带来的不确定度占比最大，其次是样品前处理，因此，为减少不确定度来源，可尽量购买不确定度小的标准品，优化水样前处理萃取过程，使检测结果更准确可靠。

表3 水源水的加标回收率

表4 不确定度来源占比