運用氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷的不確定度分析

金　寧

運用氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷的不確定度分析

金寧

【摘要】目的 本文借助原子熒光法對砷測定結果的不確定度進行研究，并探討影響不確定度的相關因素。方法 選取光度計等儀器作為測定工具，并結合不確定度的相關理論，從溶液配制中所造成的不確定度、取樣中所造成的不確定度、測量中所造成的不確定度以及標準曲線所造成的不確定度入手，依次對這些不確定度進行計算。結果 溶液配制中所造成不確定度數值為0．008 33 μg/L，取樣中所造成不確定度數值為0．001 2 μg/L，測量中所造成不確定度數值為0．003 78 μg/L，而標準曲線所造成不確定度數值為0．066 6 μg/L。結論 標準曲線以及溶液配制是造成不確定度的關鍵因素，只要確保溶液配制以及工作曲線達到測定標準，可降低砷含量測定結果的不確定度。

【關鍵詞】不確定度；砷含量；原子熒光法；飲用水測定

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

隨著工業以及農業發展，砷化合物的應用領域不斷擴展，包括農藥制造業、玻璃制造業以及涂料制造業等［1］。但現階段對于砷化合物的使用，許多企業將使用完的砷化合物直接倒入水源中，導致水源砷含量不斷增加，進而影響飲用水的安全。目前，已有技術人員借助原子熒光法對水中砷含量進行測定［2］。本文對原子熒光法可能產生的不確定度進行分析，并探討影響不確定度的相關因素，旨在為飲用水測定工作提供參考。

1　資料和方法

1.1 實驗儀器以及實驗試劑

本次試驗將型號為AFS-830的光度計、容量瓶、無刻度管、石英管以及光譜燈等設備作為實驗儀器，并將砷標準溶液、去離子水、氬氣以及酸液作為實驗試劑。其中，砷標準溶液的相對不確定度是0.8%，標準值是100 μg/ml。

1.2 試驗原理

首先，將適量三價砷以及適量硼氫化鈉倒入酸性溶液中，經過反應生成大量砷化氫，并依靠氬氣將大量砷化氫沖進石英管中。其次，對石英管進行加熱，讓砷化氫受熱并分解成大量原子態砷，并借助陰極燈對原子態砷進行照射，使基態砷原子受到激發并形成高能態砷原子。再對高能態砷原子進行去活化處理，使高能態砷原子重新轉化為基態砷原子，并觀察反應中發射的熒光。最后，借助光度計對原子熒光具備的強度進行檢測，并利用合理濃度范圍內砷含量以及熒光強度之間呈正比的定律進行計算，以此得出砷的含量［3］。

1.3 數學模型

（1）確定回歸方程。通常來講，可將回歸方程設定為y=bx+a。其中，式中y代表的是熒光強度值，式中a代表的是截距，式中b代表的是斜率，式中x代表的是樣品濃度。（2）確定數學模型。通常來講，可將數學模型設定為X=（y-a）/b［4］。

1.4 分析不確定度的影響因素

不確定度主要與四類因素有關：（1）溶液配制中所造成的不確定度，并用μ1來表示。（2）取樣中所造成的不確定度，并用μ2來表示。（3）測量中所造成的不確定度，并用μ3來表示。（4）標準曲線所造成的不確定度，并用μ4來表示。

2　對不確定度進行計算

2.1 對μ1進行計算

影響μ1的因素主要是量器體積造成的不確定度（μ儲備）以及儲備液造成的不確定度（μ使用）［5］。就μ儲備來講，根據國家計量研究數據可知，編號為10 032的砷溶液質量溶度是100 μg/ml，其擴展不確定度為0.8%［6］。對此，砷溶液的μ儲備為0.008 μg/L。將儲備液進行10倍稀釋，以此配制成0.1 μg/ml的使用液。在稀釋過程中，主要使用容量瓶以及無刻度管。由此可見，玻璃量具是影響不確定度的關鍵因素。將數據代入C使用=C儲備× （V10 ml/100 ml）=0.1μg/ml。移液管的量度為10 ml，而無刻度移液管的誤差△為±0.02 ml，依照均勻分布法進行計算，其不確定度為0.001 2 μg/L。由于容量瓶的誤差△為±0.1 ml，依照均勻分布法進行計算，其不確定度為0.000 58 μg/L。將三項不確定度數值進行合并，可確定μ1值為0.008 33 μg/L。

2.2 對μ2進行計算

本實驗選取10 ml無刻度管對水樣進行吸取，并且該試管所允許的誤差Δ為±0.02 ml。通過均勻分布法進行計算，可得出下列公式：。

2.3 對μ3進行計算

從不確定度來看，μ3是一種A類不確定度。對此，可借助貝塞爾公式將砷溶液樣品進行6次測定［7］。結果顯示，第1次測定的A1值為3.987 μg/L，第2次測定的A2值為3.977 μg/L，第3次測定的A3值為3.958 μg/L，第4次測定的A4值為3.926 μg/L，第5次測定的A5值為3.912 μg/L，第6次測定的A6值為3.962 μg/L，均值為3.956 μg/L，并將這些數據代入公式。可得標準偏差S為0.036 6。再將標準偏差S代入公式，可得標準不確定度μ為0.014 9 μg/L。最后將數據代入μ3=μ/，可得μ3為0.003 78 μg/L。

2.4 對μ4進行計算

本文對濃度不同的五種砷溶液依此測定2次，以此獲取熒光值，并用If來表示。再借助最小二乘法來分析，依此確定最終的回歸方程以及系數r2，并用y=bx+a來表示。

本試驗對砷溶液進行6次測定，并得出每次測定的結果。其中，第1次測定的熒光值為91.0，第2次測定的熒光值為88.6，第3次測定的熒光值為90.2，第4次測定的熒光值為91.2，第5次測定的熒光值為89.4，第6次測定的熒光值為89.8，并且平均質量濃度為0.449。

其中n代表測定次數，p代表質量濃度的測定次數，將數據代入以上公式，可得μ4為0.066 6 μg/L。

3　討論

砷屬于常見的金屬元素，并有著兩性元素特有的性質。一般來說，砷的非金屬性強于金屬性［8］。由于砷化合物會給飲用水造成污染，應時刻對飲用水的砷含量進行監測。本文借助原子熒光法對砷測定結果的不確定度進行研究，并從四種影響砷測定結果不確定度的因素入手，并依次計算各種因素造成不確定度的數值。從結果反映，溶液配制中所造成不確定度的數值為0.008 33 μg/L，取樣中所造成不確定度數值為0.001 2 μg/L， 測量中所造成不確定度數值為0.003 78 μg/L，而標準曲線所造成不確定度數值為0.066 6 μg/L。由此可見，工作曲線以及溶液配制是造成不確定度的關鍵因素。要想使不確定度變小，就應保證溶液配制以及工作曲線符合測定要求。對此，應選取精密度相對較高的玻璃器具作為移液管，并增強實驗工作者的操作水平，再制定合理的工作曲線，以此降低工作曲線以及溶液的不確定度。

參考文獻

［1］ 李力軍，李鵬，姜延國，等． 氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷含量的不確定度評估［J］． 中國衛生檢驗雜志，2011，21（6）：1382-1384．

［2］ 張杉，王瑋． 氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷含量的不確定度評定［J］． 環境衛生學雜志，2012，2（4）：182-186．

［3］ 樊正，操思凡． 氫化物發生-原子熒光法在衛生檢驗中的應用［J］．中國衛生檢驗雜志，2012，22（9）：2258-2261．

［4］ 陸遜，陳祝軍． 氫化物原子熒光法測定生活飲用水中砷的不確定度分析［J］．河南預防醫學雜志，2012，23（5）：373-375．

［5］ 謝恩平． 原子熒光法測定地下水中砷、硒不確定度傳遞模型研究［D］． 吉林：吉林大學，2014：14．

［6］ 于維森，宋旭巖，郭英蘭． 氫化物原子熒光法測定飲用水中砷的不確定度評定［J］． 中國衛生檢驗雜志，2010，20（11）：3021-3022．

［7］ 朱文進，王輝． 氫化物原子熒光法測定乳粉中砷含量的不確定度評定［J］．浙江預防醫學，2014，26（10）：1076-1077．

［8］ 王玉蘭． 原子熒光光譜法檢測土壤樣品中砷、汞形態的研究［D］．吉林：吉林大學，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】

【中圖分類號】X832

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-9316（2015）32-0006-03

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

作者單位：100050北京，中國疾病預防控制中心環境與健康相關產品安全所